Космическая движуха

SpaceX успешно отправила космический корабль Cargo Dragon на Международную космическую станцию (МКС) в рамках 30-го запуска компании в этом году.

Ссылка на твит

Dragon C208 начинает свое третье путешествие к МКС. (SpaceX)

Утечка топлива, обнаруженная рядом с одним из маневровых двигателей Dragon, задержала миссию по сравнению с первоначальной целью запуска в начале июня, но SpaceX и НАСА в конечном итоге исправили проблему и дали разрешение на полет космического корабля в начале этой недели. Совершив пятый полет, ракета-носитель Falcon 9 B1067 в конечном итоге без проблем стартовала в 20:44 по восточному поясному времени (00:44 UTC), неся капсулу Cargo Dragon 2 C208, направлявшуюся в космос в третий раз за полтора года.

Ракета-носитель совершила мягкую посадку на борт автоматической морской посадочной платформы A Shortfall Of Gravitas (ASOG) примерно через девять минут после старта, примерно в то же время, когда разгонный блок Falcon 9 вышел на орбиту и выключил свой единственный вакуумный двигатель Merlin. Через несколько минут после этого Dragon отделился от ракеты, ожил и начал примерно 38-часовое путешествие к МКС.

CRS-25 стал 30-м запуском SpaceX в 2022 году и 38-м запуском за 35 недель, продолжив серию быстрых запусков, беспрецедентную для любой современной ракеты-носителя. Эта миссия также стала 136-м подряд успешным запуском Falcon 9 SpaceX, что гарантирует, что она остается, пожалуй, самой статистически надежной ракетой из когда-либо запущенных. Наконец, CRS-25 стал седьмым запуском Falcon 9 SpaceX с 17 июня, установив новый рекорд по количеству запусков ракеты за четырехнедельный период.

Воспользовавшись плохой ситуацией с Dragon, SpaceX смогла запустить одну миссию Falcon 9 Starlink с площадки LC-39A Космического центра Кеннеди НАСА при устранении неполадок CRS-25, у которого были проблемы только с Dragon. У SpaceX есть планы как минимум еще на один запуск с 39A до конца месяца: Next Spaceflight сообщает, что Starlink 4-25 может стартовать с той же площадки уже 24 июля.

Наряду со Starlink 4-25, SpaceX готовится к запуску Starlink 4-22 со своей площадки LC-40 на мысе Канаверал (CCSFS) не ранее (NET) 17 июля, а Starlink 3-1 со базы Space Force Ванденберг (VSFB) со стартовой площадки SLC-4E NET 21 июля. «Просто прочитайте инструкции» (JRTI), второй беспилотный корабль SpaceX на восточном побережье, уже отправился в море для поддержки Starlink 4-22. Уже 2 августа, также используя Pad 39A, ракета SpaceX Falcon 9 сможет запустить южнокорейский космический корабль на Луну.

Благодаря времени старта вскоре после захода солнца Falcon 9 поднялся на солнечный свет во время запуска CRS-25, осветив свой выхлопной шлейф. (Ричард Энгл)

Первоисточник:

Видео от Тима Тодда (Everyday Astronaut)

Обзор двигателя Raptor:

В последние месяцы мы наблюдали переход SpaceX с версий двигателя Raptor, которые использовались на Starhopper, SN5, SN6, SN8, SN9, SN10 и SN11: Raptor v1.0, и Raptor, используемым на SN15, S20. и B4: Raptor v1.5. Новая версия Raptor, получившая название Raptor 2, имеет большое количество улучшений производительности и надежности; что SpaceX изменила в Raptor 2 и почему эти изменения выгодны для Starship?

Наглядное сравнение Raptor 1 и Raptor 2.

Двигатель Raptor

Двигатель Raptor представляет собой двигатель с закрытым циклом с полной газификацией компонентов (FFSCC), который работает на сверхохлажденном жидком кислороде и сверхохлажденном жидком метане CH4, который будет приводиться в действие космические носители следующего поколения SpaceX: Starship. В двигателе Raptor используется очень выгодный цикл FFSCC, максимально увеличивающий импульс, генерируемый заданным количеством топлива. Это третий двигатель FFSCC, когда-либо разработанный, и первый, покинувший испытательный стенд.

Диаграмма, показывающая схему двигателя с закрытым циклом с полной газификацией компонентов со ступенчатой подачей компонентов топлива.

Первая ступень Starship, называемая Super Heavy, будет оборудована 33 двигателями Raptor: 20 двигателей Raptor без карданного подвеса в самом внешнем кольце; 10 двигателей на карданном подвесе в среднем кольце; и три центральных двигателя в самом внутреннем кольце. Ожидается, что в будущем это число уменьшится, поскольку SpaceX продолжит модернизацию двигателя Raptor. На второй ступени, Starship, в настоящее время установлено шесть двигателей: три двигателя без карданного подвеса, оптимизированные для работы в вакууме и три двигателя с карданным подвесом для работы на уровне моря. Генеральный директор и технический директор SpaceX Илон Маск отметил, что в будущем Ship, вероятно, получит еще три двигателя оптимизированных для работы в вакууме.

Компоновка двигателя Superheavy 33 Raptor.

Компоновка двигателя Starship Raptor. (Источник: SpaceX)

Raptor изготовлен из запатентованного SpaceX сплава SX500, медных, алюминиевых и стальных сплавов — нет информации, позволяющей предположить, что сплавы значительно изменились между Raptor 1 и Raptor 2. Двигатель использует некоторое количество элементов 3D-печати; однако SpaceX пытается максимально отказаться от 3D-печати из-за невозможности масштабирования, высокой стоимости и низкой скорости производства.

Одной из самых впечатляющих характеристик Raptor является его диапазон карданного подвеса: двигатель может поворачиваться на 15 градусов по осям X и Z. Это необходимо для выполнения маневра «перевернуть и затормозить», которое делает Starship. Диапазон карданного подвеса в 15 градусов — это много; для сравнения, RS-25 имеет 12,5 градусов, а двигатель SpaceX Merlin 5 градусов на первой ступени.

Диапазон карданного подвеса Raptor 2 составляет 15°.

Изменения

В начале 2022 года был замечен первый Raptor 2, что ознаменовало конец истории Raptor 1 — после начала производства Raptor 2 SpaceX прекратила производство всех двигателей Raptor 1.5.

По сравнению с оригинальным Raptor, Raptor 2 выглядит почти незавершенным — большое количество трубопроводов и датчиков было удалено, что изменило внешний вид двигателя с «елочки» на значительно более компактный вид. В оригинальной версии Raptor, пока SpaceX училась запускать двигатель, требовалось очень большое количество датчиков для разработки, чтобы они могли отслеживать давление и температуру по всему двигателю. Кроме того, многие клапаны были объединены в клапанные пластины, что еще больше упростило трубопроводы.

Удалив большое количество этих компонентов, SpaceX сделала двигатель более огнестойким и термостойким: явный шаг к цели SpaceX по удалению всех кожухов двигателя с ракеты-носителя, что уменьшило бы массу ракеты-носителя. Это яркий пример мантры Маска «лучшая часть — это отсутствие части».

Еще одно различие между Raptor 1 и Raptor 2 заключается в удалении факельных воспламенителей в основной камере сгорания. Вместо использования резервных воспламенителей факела хорошо перемешанный горячий газообразный кислород и горячий газообразный CH4 самовоспламеняются под воздействием высокой температуры и давления. Это изменение еще больше снижает массу двигателя.

Raptor 2 также имеет меньше фланцев, чем на исходных версиях Raptor. Фланцы отлично подходят для прототипирования, когда необходимо заменить детали, но они увеличивают массу и увеличивают потери давления в двигателе. Теперь, когда конструкция стала более стабильной, SpaceX смогла удалить многие фланцевые соединения на двигателе, вплоть до того, что надеется удалить все фланцы на Raptor 2.5, что еще больше увеличит тягу до 250 тонн и дебютирует на 12-м ускорителе.

Визуализация, демонстрирующая шаг к удалению фланцев на Raptor 2 по сравнению с Raptor 1.

Изменение сопла

Самым фундаментальным изменением было увеличение критического сечения сопла. Более широкая горловина позволяет большему количеству топлива проходить через двигатель, увеличивая тягу. Однако это изменение уменьшает коэффициент расширения — отношение между площадью выходного отверстия сопла и площадью критического сечения сопла. Чем выше степень расширения, тем больше работы выполняет сопло для преобразования высокого давления в высокую скорость, увеличивая удельный импульс двигателя.

Сравнение Raptor 1 и Raptor 2

Raptor 1 и Raptor 2 имеют одинаковый диаметр выходного отверстия сопла, а остальная часть двигателя имеет практически одинаковые размеры. Тем не менее, Raptor 2 значительно легче, чем Raptor 1 — Raptor 1 весил примерно 2000 кг (конечно, масса зависит от того, есть ли у двигателя кардан), а Raptor 2 — около 1600 кг.

Давление в камере MCC Raptor 2 составляет поразительные 300 бар — самое высокое давление MCC среди всех ракетных двигателей. Это значительно выше, чем у Raptor 1 с давлением в камере 250 бар. Предыдущим рекордсменом по самому высокому давлению в камере был российский РД-180, работающий при давлении 267 бар.

Из-за большего критического сечения сопла и повышенного давления в камере Raptor получил значительную тягу: Raptor 1 создавал 185 тонн тяги, а Raptor 2 - 230 тонн тяги. Однако недостатком увеличения критического сечения сопла является снижение ISP: Raptor 1 достигает примерно 330 секунд ISP, а Raptor 2 достигает 327 секунд.

Сравнение технических характеристик Raptor 1 и Raptor 2.

Влияние на ускоритель

Несмотря на снижение скорости выхлопа, увеличение тяги резко увеличивает эффективность ускорителя из-за уменьшения гравитационного сопротивления. Первые 9,8 м/с^2 ускорения тратятся исключительно на борьбу с гравитационным колодцем Земли. При соотношении тяги к массе 1,25:1 80 % тяги тратится на борьбу с гравитацией, и только 20 % тяги используется для разгона корабля при 0,25 g. Несмотря на всего лишь 25-процентное увеличение тяги по сравнению TWR 1 : 1, это бесконечно увеличивает ЧИСТУЮ работу, выполняемую на ускорителе.

Поднимая до TWR 1,5 : 1, 66% тяги теряется на гравитацию, а остальные 33% совершает работу по разгону аппарата. Несмотря на увеличение тяги всего на 16 %, это увеличивает работу, выполняемую ускорителем, на 100 %.

Raptor 1 будет иметь приблизительный TWR 1,25 при старте, а Raptor 2 будет иметь TWR 1,5 при старте. Это 100-процентное увеличение работы, выполняемой в начале полета, значительно важнее, чем 1-процентное снижение ISP. Это имеет много преимуществ, например, ракета-носитель находится менее высоко в конце своего горения, уменьшая количество топлива, необходимое для возвращения ракеты-носителя.

График, показывающий гравитационные потери.

Будущее Raptor

Основная цель Маска состоит в том, чтобы стоимость тонны тяги Raptor была ниже 1000 долларов, а это означает, что для производства Raptor необходимо около 250 000 долларов. С этой целью ясно, что SpaceX продолжит делать Raptor более простым и дешевым в производстве, включая удаление всех фланцев на Raptor 2.5 и удаление как можно большего количества 'элементов 3D-печати из производственной последовательности. Raptor 2.5 предназначен для дальнейшего увеличения тяги Raptor до 250 тонн тяги при давлении MCC 330 бар.

Кроме того, SpaceX пытается полностью отказаться от завесного охлаждения двигателя; есть несколько способов, которыми SpaceX может добиться этого, в том числе дополнительное завесное охлаждение или работа MCC с более высоким содержанием топлива. В настоящее время SpaceX изучает, будет ли выгоден отказ от завесного охлаждения горловины сопла.

В целом ясно, что Raptor в настоящее время находится в зачаточном состоянии. Подобно тому, что SpaceX сделала с двигателем Merlin, двигатель будет продолжать развиваться по мере того, как SpaceX будет больше летать, больше строить и больше тестировать.

Первоисточник:

NASA и SpaceX готовы к 25-й миссии Cargo Dragon по пополнению запасов Международной космической станции после месячной задержки.

Первоначально запланированный на начало июня запуск 25-й миссии SpaceX по коммерческому снабжению (CRS) (CRS-25 или Spx-25) был отложен на неопределенный срок за несколько дней до старта после того, как компания обнаружила признаки возможной утечки топлива. Поскольку он работал вместе с НАСА над определением и устранением проблемы, цель запуска CRS-25 постепенно сместилась на 28 июня, а затем на 11 июля, прежде чем остановиться на старте в 20:44 по восточному поясному времени 14 июля (00:44 UTC 15 июля). Все оборудование транспортного средства и площадки находится в хорошем состоянии, и ожидается, что погода будет благоприятной на 70%, что, наконец, хорошо предвещает своевременный запуск.

Ссылка на твит

В середине июня SpaceX сузила источник утечки топлива до «входного соединения клапана» на одном из 16 маневровых двигателей Dragon Dragon и решила заменить весь двигатель в сборе из предосторожности. В конце июня НАСА объявило, что SpaceX также решила заменить парашюты Dragon на тот случай, если они были загрязнены и ухудшились из-за воздействия токсичного топлива многоразового космического корабля. В целом проверки, устранение неполадок и доработки идут полным ходом, что привело к 35-дневной задержке — самой продолжительной задержке запуска за последнее время, вызванной проблемой с ракетой или космическим кораблем SpaceX.

Ссылка на твит

CRS-25 станет третьим полетом капсулы Cargo Dragon 2 C208 на орбиту и на Международную космическую станцию (МКС) с момента ее дебюта в декабре 2020 года и повторного использования в августе 2021 года. потребуется около полутора дней, чтобы встретиться с МКС, если она запустится, как и планировалось, в четверг, и проведет на орбите около месяца, прежде чем вернуться на Землю.

Запуск запланирован менее чем через полчаса после захода солнца, но есть вероятность, что в зависимости от погодных условий ракета CRS-25 Falcon 9 создаст культовую искусственную «туманность», когда она поднимется обратно к солнечному свету, а ее выхлопной шлейф будет освещен на фоне сумеречного неба. Настройтесь ниже около 20:30 по центральному поясному времени (00:30 по Гринвичу), чтобы посмотреть официальную репортаж SpaceX о его 30-м запуске в этом году.

Статистика орбитальных запусков на 15 июля 2022 года.

Ближайшие запуски

■ 17 июля. США. Falcon 9 Block 5 | Starlink Group 4-22

■ Июль. США. Electron | Antipodean Adventure (NROL-199)

■ 24 июля. Китай. Long March 5B | Wentian

■ Июль. США. Falcon 9 Block 5 | Starlink Group 3-2

■ Июль. США. Falcon 9 Block 5 | Starlink Group 4-25

Люди на орбите сегодня.

В среду, 13 июля 2022 года, на борту российского сегмента МКС выполнено:

- Подготовка космонавта Роскосмоса Олега Артемьева и астронавта Европейского космического агентства Саманты Кристофоретти к выходу в открытый космос ВКД-ЕКА:

- Тренировка по переносу двух наддутых скафандров «Орлан-МКС» из модуля «Поиск» в переходный отсек; 

- приведение переходного отсека в исходное состояние после тренировки по переносу наддутых скафандров;

- заключительные операции на региональном посту многоцелеволого лабораторного модуля «Наука» после проведения проверки камеры CLU ERA — демонтаж внутренних пультов манипулятора ERA;

- подключение медицинской аппаратуры медшкафа в служебном модуле «Звезда» к системе БИТС2-12 с отключением/включением режима ВД‑СУ и питания БИТС2‑12;

- подготовка необходимых инструментов для выполнения внекорабельной деятельности.

Во время работы за бортом станции космонавт и астронавт продолжат подготовку дистанционного манипулятора ERA к эксплуатации на российском сегменте МКС и запустят десять малых космических аппаратов — два «Циолковский-Рязань» (№ 1–2) и восемь «ЮЗГУ-55» (№ 5–12), созданных студентами Рязанского радиотехнического государственного университета и Юго-Западного государственного университета (город Курск) по программе научно-образовательного эксперимента «Радиоскаф». Расчетная продолжительность выхода составляет 6 часов 30 минут.

- Эксперимент «Репер-Калибр» (исследование влияния микрогравитации на фазовый переход плавления/кристаллизации в эвтектических сплавах) — копирование информации после

- выполнения первого сеанса с ТБ № 6 (тепловой блок), запуск программы второго сеанса с ТБ № 6, контроль показаний индикаторов температуры, окончание сеанса и отключение системы питания и управления;

- эксперимент «Пилот-Т» (исследование надежности профессиональной деятельности космонавта в длительном космическом полете) — проведение эксперимента космонавтами Роскосмоса Олегом Артемьевым и Сергеем Корсаковым;

- эксперимент «Взаимодействие-2» (изучение закономерностей поведения экипажа в длительном космическом полете) — проведение эксперимента у Дениса Матвеева;

- техническое обслуживание системы жизнеобеспечения экипажа, профилактика средств вентиляции модуля «Звезда» (группа А);

- редактирование базы данных системы инвентаризации IMS;

- физические упражнения в полном объеме.

«Космические скалы» — NGC 3324, область звездообразования в туманности Киля, полученная с помощью прибора NIRCam космического телескопа Джеймса Уэбба. Предоставлено: NASA/ESA/CSA/STScI

NASA, Европейское космическое агентство (ЕSА) и Канадское космическое агентство (CSA) опубликовали первый набор полноцветных изображений, сделанных космическим телескопом «Джеймса Уэбба» — новейшим, самым мощным и самым большим космическим телескопом в мире. Всего было предоставлено пять изображений, первое из которых было презентовано президентом США Джо Байденом и вице-президентом Камалой Харрис в Белом доме накануне, 11 июля.

Научные группы «Уэбба» выбрали пять целей для визуализации и анализа с помощью четырех инструментов Уэбба: MIRI (сканер среднего инфракрасного диапазона), NIRCam (камера ближнего инфракрасного диапазона), NIRSpec (спектрометр ближнего инфракрасного диапазона) и FGS/NIRISS (точный навигатор). А также датчик и формирователь изображения в ближней инфракрасной области спектра и безщелевой спектрограф (NIRISS). Пятью целями на изображениях были туманность Киля, WASP-96b, туманность Южное кольцо, квинтет Стефана и SMACS 0723.

«Первое глубокое поле Уэбба» (SMACS 0723)

Первым из пяти изображений, которые были показаны, было первое изображение «глубокого поля», сделанное «Уэббом», метко названное «Первое глубокое поле Уэбба». SMACS 0723 — это космическая цель изображения, которое является самым глубоким инфракрасным изображением с самым высоким разрешением, когда-либо полученным телескопом. Изображение было первым, выпущенным 11 июля, и послужило предварительным просмотром перед публикацией остальных четырех изображений, выпущенных на следующий день.

Изображение было получено с помощью камеры ближнего инфракрасного диапазона «Уэбба», или NIRCam, которая отображает объекты в ближней инфракрасной области электромагнитного спектра. Инструмент среднего инфракрасного диапазона «Уэбба», или MIRI, также зафиксировал SMACS 0723 в средней инфракрасной области спектра. NIRCam сделал несколько изображений на разных длинах волн, которые затем были сшиты вместе, чтобы сделать окончательное составное изображение, которое было опубликовано 11 числа.

«Первое глубокое поле Уэбба», сделанное космическим телескопом Джеймса Уэбба. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Хотя может показаться, что изображение, наполненное яркими звездами и великолепными галактиками всех форм, размеров и цветов, занимает большую часть неба, оно размером всего лишь с песчинку, которую держат на расстоянии вытянутой руки, занимая невероятно небольшая часть неба. Более того, «Уэббу» потребовалось всего 12,5 часов, чтобы собрать весь свет, необходимый для сшивки окончательного составного изображения. Для сравнения, космическому телескопу «Хаббл» NASA/ЕSА потребовалось 10 дней, чтобы собрать все изображения, необходимые для создания культового изображения «Hubble Deep Field» 1995 года.

SMACS 0723 — это скопление галактик, расположенное примерно в 4,35 миллиардах световых лет от Земли. Из-за удаленности мы видим SMACS 0723 таким, каким он был много миллиардов лет назад. Кроме того, общей массы скопления галактик достаточно, чтобы действовать как гравитационная линза, искажая часть света, который мы видим от скопления, и увеличивая далекие галактики. Вот почему некоторые из галактик на изображении могут казаться искаженными или иметь странную форму.

Из-за большого расстояния до некоторых галактик и других космических объектов, видимых на этом изображении, свету от них могут потребоваться миллиарды лет, чтобы добраться до нас. Расширение Вселенной с течением времени приводит к тому, что свет от этих галактик растягивается до инфракрасных длин волн, становясь невидимым как для видимых, так и для рентгеновских телескопов, таких как Хаббл и Чандра. Тем не менее, Уэбб специально разработан как инфракрасный телескоп и может видеть свет от этих далеких галактик, что, по сути, позволяет Уэббу оглянуться назад во времени на некоторые из первых галактик, которые образовались после Большого взрыва.

Прибор Уэбба MIRI также сделал снимок SMACS 0723, показав много разных цветов и бликов, где пыль находится в скоплении. Эта пыль является материалом для образования звезд, что в конечном итоге может привести к образованию жизни. Галактики синего цвета на изображении выше содержат звезды, но очень мало пыли. Галактики красного цвета состоят из звезд и больших толстых слоев пыли. Наконец, галактики зеленого цвета заполнены химическими соединениями, такими как углеводороды. Понимание того, из чего состоят галактики, является ключом к пониманию исследователями того, как формируются и развиваются галактики.

SMACS 0723, видимый прибором MIRI Уэбба в среднем инфракрасном диапазоне (слева) и прибором NIRCam в ближнем инфракрасном диапазоне (справа). (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Наконец, Уэбб использовал свой спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) и формирователь изображений ближнего инфракрасного диапазона и безщелевой спектрограф (NIRISS) для сбора данных спектров на SMACS 0723 в первый раз, когда этот тип технологии был использован в космосе.

Данные NIRSpec показали, что свет от одной из галактик на изображении путешествовал в космосе 13,1 миллиарда лет, прежде чем зеркала Уэбба уловили его и отобразили. Общий возраст Вселенной оценивается в 13,7 миллиардов лет.

Данные, собранные NIRISS, показали, что одна из галактик в SMACS 0723 имеет зеркальное отражение самой себя.

Исследователи планируют продолжить использовать Webb для исследования SMACS 0723, анализируя научные данные, собранные для его первых изображений, а также, возможно, используя телескоп для получения более длительных экспозиций скопления, что позволит выявить больше галактик внутри скопления.

Спектральные данные SMACS 0723, собранные космическим телескопом Джеймса Уэбба. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Версию «Первого глубокого поля Уэбба» в высоком разрешении можно найти здесь.

WASP-96b

Следующим опубликованным изображением были данные спектров, собранные Уэббом на экзопланете WASP-96b.

Хотя это и не изображение самой экзопланеты, опубликованное изображение показывает спектральные данные, собранные Уэббом на экзопланете, которая расположена вокруг звезды класса G WASP-96 примерно в 1150 световых годах от Земли. Данные Уэбба показывают наличие облаков и дымки в атмосфере WASP-96b, а также отчетливую водную сигнатуру на экзопланете.

Кривая блеска, созданная прохождением WASP-96b через ее родительскую звезду, полученная с помощью прибора Уэбба NIRISS. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Спектральные данные, полученные с помощью устройства формирования изображений в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевого спектрографа Уэбба (NIRISS) 21 июня 2022 года, являются результатом измерения Уэббом NIRISS света от системы WASP-96 в течение почти семи часов, когда WASP-96b совершал прохождение звезды.

Когда экзопланета проходит перед своей родительской звездой, ученые могут измерить разницу в свете звезды, вызванную транзитом экзопланеты, чтобы определить характеристики транзитной экзопланеты. Для данных WASP-96b NIRISS наблюдал свет от WASP-96, когда WASP-96b проходил через него, и построил кривую блеска, которая показывает, как свет от WASP-96 менялся в течение периода наблюдения, и спектр пропускания, который показывает, как некоторые газы находятся на WASP-96b.

Кривая блеска, созданная по транзиту WASP-96b, подтверждает предыдущие данные, собранные другими обсерваториями о существовании, размере и орбите WASP-96b вокруг WASP-96.

Однако данные спектра передачи показали, что атмосфера WASP-96b имеет признаки воды, признаки облаков (которые ранее считались отсутствующими на WASP-96b) и признаки дымки.

В спектре передачи WASP-96b, созданном NIRISS, расположение и высота пиков на графике показывают ученым, какие соединения присутствуют и насколько они распространены на экзопланете.

Спектр передачи, созданный при прохождении WASP-96b прибором NIRISS Уэбба. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Спектральные данные WASP-96b, собранные NIRISS, являются наиболее подробными данными спектра передачи в ближнем инфракрасном диапазоне, когда-либо собранными телескопом. Кроме того, NIRISS смог измерить и зафиксировать очень широкий диапазон длин волн в своих данных, включая части электромагнитного спектра, которые никогда не могли быть измерены другими телескопами (в частности, любые длины волн длиннее 1,6 микрон).

Используя спектр NIRISS, ученые смогут измерить водяной пар в атмосфере WASP-96b, определить содержание таких элементов, как углерод и кислород, и оценить температуру атмосферы экзопланеты. Знание этих различных характеристик позволит им определить общий состав WASP-96b, а также то, как он родился и развивался с течением времени.

Спектральные данные WASP-96b были получены путем одновременного анализа 280 отдельных спектров в течение 6,4-часового периода наблюдения, что дает лишь небольшое представление о том, что может делать Уэбб при анализе экзопланет. В течение следующих нескольких месяцев и лет ученые будут использовать спектроскопию для исследования поверхностей экзопланет, атмосфер и многого другого, чтобы лучше понять планеты и нашу солнечную систему. Фактически, почти четверть первого цикла наблюдений Уэбба посвящена съемке экзопланет.

Туманность «Южное кольцо»

Третьим из пяти опубликованных изображений было изображение Уэбба туманности «Южное кольцо», или NGC 3132. Изображение было представлено членами научной группы Уэбба из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд.

Благодаря изображениям, сделанным приборами NIRCam и MIRI Уэбба, ученые обнаружили, что звезда в центре туманности, которая находится примерно в 2500 световых годах от нас, покрыта пылью. Изображение, полученное Уэббом, показывает туманность с двумя звездами в центре, замкнутыми на узкой орбите. Выброс звездного вещества одной из этих звезд (самой тусклой из двух) создал туманность, а звездная пара формирует потрясающий ландшафт туманности.

Туманность Южное Кольцо, видимая в ближнем инфракрасном диапазоне прибором Уэбба NIRCam. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Новые инфракрасные снимки Уэбба раскрывают детали туманности и ее основных звезд. Изображение NIRCam, полученное в ближнем инфракрасном спектре, показывает звезды как яркую, заметную часть туманности. Однако изображение с прибора MIRI Уэбба, сделанное в среднем инфракрасном диапазоне, показывает основные звезды как два отдельных объекта, причем вторая звезда окружена пылью.

Это первый раз, когда вокруг второй звезды была обнаружена пыль, и это показывает, что более яркая звезда моложе и все еще находится на более ранней стадии звездной эволюции, что, вероятно, означает, что более яркая звезда выбросит свою собственную планетарную туманность когда-нибудь в будущем.

Однако, хотя она медленно стареет к своей возможной смерти, она поможет повлиять на внешний вид туманности Южное кольцо. Каждый раз, когда более яркие и более тусклые звезды вращаются вокруг друг друга, они перемешиваются с газом и пылью, из которых состоит туманность, создавая асимметричные узоры во внешнем виде туманности и формируя «оболочки» из газа и пыли.

Каждая новая оболочка, образующаяся в туманности, представляет собой событие, когда более слабая звезда потеряла часть своей массы. Таким образом, более широкие оболочки, расположенные на внешних границах туманности, образовались, когда газ и пыль впервые были выброшены из звезд, а более плотные оболочки, расположенные ближе всего к звездам, возникли в результате самых последних выбросов.

Кроме того, на изображении NIRCam очень тонкие лучи звездного света от центральных звезд расположены вокруг туманности. Эти лучи звездного света исходят из туманности, где расположены щели и дыры в газе и пыли, подобно тому, как солнечный свет иногда струится через щели в облаках на Земле.

Туманность Южное кольцо в среднем инфракрасном диапазоне, полученная с помощью прибора Уэбба MIRI. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Каждая оболочка, которую выбрасывают центральные звезды, дает ученым возможность точно измерить газ и пыль внутри туманности. Эти оболочки в конечном итоге обогатят окружающие их области и расширятся в межзвездную среду, которая представляет собой газ и пыль, присутствующие между звездами, и будут путешествовать в космосе в течение миллиардов лет, пока, вероятно, не будут включены в новую звездную систему или планету.

Астрономы смогут глубоко изучить характеристики планетарных туманностей, таких как туманность Южное кольцо, используя огромную мощность и возможности инструментов Webb. Понимание того, где и какие молекулы присутствуют в туманностях, поможет исследователям уточнить свои знания о туманностях.

Версию изображения туманности Южное кольцо Уэбба с NIRCam в высоком разрешении можно найти здесь.

Версию MIRI-изображения туманности Южное кольцо Уэбба в высоком разрешении можно найти здесь.

Квинтет Стефана

Четвертое опубликованное изображение было Квинтетом Стефана, группой из пяти галактик, расположенных в созвездии Пегаса. Изображение было опубликовано членами Европейского космического агентства в Европейском центре космических операций в Дармштадте, Германия.

На изображении показана закрученная красота пяти галактик в составе квинтета в инфракрасном диапазоне. Пятью галактиками, составляющими квинтет Стефана, являются NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b, NGC 7319 и NGC 7320c, причем NGC 7320 является самым ярким членом визуальной группы.

Квинтет Стефана, полученный с помощью инструментов Webb NIRCam и MIRI. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Изображение, представляющее собой мозаику из более чем 150 миллионов пикселей и почти 1000 отдельных файлов изображений, является самым большим изображением Уэбба на сегодняшний день.

Сам квинтет состоит только из четырех галактик, которые на самом деле компактны, а пятая, NGC 7320, полностью отделена от группы, но попадает в поле зрения других четырех галактик.

Четыре компактные галактики NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b и NGC 7319 расположены примерно в 290 миллионах световых лет от Земли, а NGC 7320 — всего в 40 миллионах световых лет от Земли. Хотя эти расстояния могут показаться большими, галактики на самом деле относительно близки к Земле с космической точки зрения, причем многие галактики находятся на расстоянии миллиардов световых лет, а не миллионов.

Многие галактики в квинтете взаимодействуют и сталкиваются друг с другом. Ученым редко удается так подробно анализировать галактики, находящиеся так близко к Земле, особенно структуру и характеристики сталкивающихся галактик. Анализируя изображение выше, ученые смогут анализировать структуры сталкивающихся галактик, исследовать, как происходит возмущение газа в галактиках и как взаимодействующие галактики вызывают звездообразование друг в друге.

Квинтет Стефана в среднем инфракрасном диапазоне, сделанный MIRI. (Источник: НАСА/ЕКА/CSA/STScI)

Тесные, взаимодействующие группы галактик, такие как Квинтет Стефана, могли быть гораздо более распространены в ранней Вселенной, когда перегретый материал внутри галактик мог подпитывать квазары, которые по сути являются чрезвычайно энергичными черными дырами.

Фактически, NGC 7319, самая верхняя галактика в квинте, имеет сверхмассивную черную дыру внутри своего галактического ядра, которая все еще активна. Эта черная дыра в 24 миллиона раз больше массы нашего Солнца, а ее яркость сравнима с яркостью 40 миллиардов солнц.

Используя свои инструменты NIRSpec и MIRI, Уэбб сфотографировал и изучил галактический центр NGC 7319 в мельчайших деталях. Интегральные полевые блоки (IFU) инструментов, которые представляют собой камеру и спектрограф, объединенные в одну систему, дали научной группе Уэбба коллекцию изображений, известную как «куб данных», которые подчеркивают спектральные особенности галактического центра.

IFU дают ученым возможность разделять изображения для детального изучения. Одно из таких изображений было горячим газом вблизи черной дыры, что позволило ученым измерить скорость ярких потоков, исходящих из черной дыры.

Данные IFU о NGC 7319, полученные с помощью инструментов Webb NIRSpec (слева) и MIRI (справа). (Источник: НАСА/ЕКА/CSASTScI)

Через несколько галактик, в NGC 7320 (крайняя левая галактика в квинтете), Уэбб смог по отдельности разрешить звезды в рукавах галактики и ярком центральном ядре.

Данные, собранные Уэббом на квинтете Стефана, помогут ученым понять, как черные дыры, особенно сверхмассивные черные дыры, питаются и растут, а также скорость, с которой они это делают. Кроме того, изображения Квинтета Стефана, сделанные Уэббом, являются еще одним проявлением огромной силы и возможностей Уэбба и показывают, что Уэбб может более непосредственно наблюдать области звездообразования и может исследовать выбросы пыли в галактиках.

Версию квинтета Стефана в высоком разрешении, полученную камерами NIRCam и MIRI Уэбба, можно найти здесь.

Версию Квинтета Стефана в высоком разрешении, снятую камерой Уэбба NIRCam, можно найти здесь.

Версию Квинтета Стефана в высоком разрешении, полученную с помощью MIRI Уэбба, можно найти здесь.

«Космические скалы» (NGC 3324, туманность Киля)

Пятое и последнее опубликованное изображение относится к области звездообразования в туманности Киля. Окончательное изображение было представлено в Центре космических полетов Годдарда в Мэриленде заместителем научного сотрудника Уэбба.

Изображение под названием «Космические скалы» — возможно, самое визуально впечатляющее изображение Уэбба на данный момент — демонстрирует истинную красоту туманностей в инфракрасном диапазоне с огромными «горами» и «долинами» из газа и пыли, создающими область с идеальным изображением. условия для рождения новых звезд.

На изображении виден край массивной газовой полости с некоторыми «пиками» газа, достигающими невероятной высоты почти в семь световых лет. Массивная стена газа и пыли, видимая в центре изображения, была очищена сильным ультрафиолетовым излучением и звездным ветром от молодых звезд, которые образовались в центре большой пузыревидной области синего цвета, которая находится над областью изображения.

Эти молодые звезды чрезвычайно массивны и горячи — они создают сильное излучение и ветер, очищающие нижние части изображения. В частности, ультрафиолетовое излучение, производимое звездами, разрушает стену туманности, действуя как своего рода скульптор, превращая стену туманности в «горы» и «долины» из газа и пыли, которые мы видим на изображении. Голубоватый «пар», поднимающийся от стены туманности, представляет собой горячий ионизированный газ и горячую пыль, удаляющиеся от туманности из-за постоянного воздействия сильного излучения.

Более того, рождение новых звезд и звезд, скрытых за стенами газа и пыли, выявляется с помощью инфракрасных изображений Webb. Раньше многие из звезд, видимых за газом и пылью на этом изображении, нельзя было увидеть, потому что телескопы видимого света, такие как Хаббл, не могут видеть сквозь стену пыли и газа, закрывающую их.

Самые молодые звезды на этом изображении выглядят как красные точки в пыльных областях туманности и представляют собой протозвездные джеты, которые выбрасывают материал из своего образования. Эти очень молодые звезды, которые проходят самые ранние и самые быстрые фазы звездообразования, которые часто чрезвычайно трудно поймать, но мощность, пространственное разрешение, возможности визуализации и чрезвычайная чувствительность к инфракрасному свету позволяют Уэббу захватывать эти новорожденные звезды на самых ранних стадиях.

Наблюдения и изображения Уэбба позволят ученым исследовать формирование звезд в мельчайших деталях. Звездообразование начинается с расширения полости туманности, а затем распространяется во времени. Когда ионизированный край туманности сталкивается с газом и пылью, он может столкнуться с нестабильным материалом. Взаимодействие между ионизированным газом и нестабильным материалом повысит давление и приведет к коллапсу материала, образуя новую звезду. Однако этот процесс также может предотвратить звездообразование из-за эрозии стенки туманности ультрафиолетовым излучением.

Составное изображение NGC 3324, полученное с помощью NIRCam и MIRI. (Источник: NASA/ESA/CSA/STScI)

Одна из основных целей Уэбба — исследовать звездообразование и некоторые из наиболее важных вопросов, связанных с ним, в том числе «что определяет количество звезд, которые образуются в определенном регионе» и «почему звезды формируются с определенной массой?»

Более того, Уэбб будет исследовать воздействие звездообразования на гигантские облака газа и пыли, подобные туманностям. В настоящее время ученые не так много знают о том, как маломассивные звезды влияют на эти облака. Звезды с малой массой часто встречаются в космических облаках чаще, чем массивные звезды, и могут создавать узкие противоположные струи, которые вводят большое количество энергии и импульса в туманности и другие облака, уменьшая количество туманного материала, необходимого для звездообразования.

Кроме того, с Уэббом ученые смогут исследовать, как эти разные типы звезд влияют на туманности и другие космические облака, и смогут определить точное количество звезд и их типов, что позволит им определить их влияние на облака.

Изображение, представленное во вторник, было получено с помощью прибора Webb NIRCam. NIRCam помог обнаружить сотни новых звезд в NGC 3324, которые когда-то были скрыты, а также несколько галактик, которые также были скрыты за стеной газа и пыли. Команды Уэбба также сфотографировали NGC 3324 с помощью MIRI и создали составное изображение туманности, используя как NIRCam, так и MIRI.

Составное изображение MIRI демонстрирует протопланетные диски — или диски формирования планет, окружающие звезды, где формируются новые экзопланеты — окружающие звезды в NGC 3324, проявляющиеся ярко-розовым и красным цветом в среднем инфракрасном диапазоне. Кроме того, изображения MIRI раскрывают структуры, скрытые внутри пыли, и показывают источники массивных струй и потоков, видимых на изображении NIRCam.

NGC 3324 находится примерно в 7600 световых годах от нас в северо-западном углу большей туманности Киля (NGC 3372). Туманность Киля расположена в созвездии Киля и является домом для других известных космических объектов, таких как туманность Замочная скважина и Эта Киля, нестабильная звезда-сверхгигант.

Версию изображения NGC 3324, сделанного NIRCam, в высоком разрешении можно найти здесь.

Версию составного изображения NGC 3324 в высоком разрешении, сделанного NIRCam и MIRI, можно найти здесь.

Дополнительную информацию о первых изображениях Уэбба и о том, как их загрузить, можно найти здесь.

Первоисточник:

Vega-C стартует во время своей дебютной миссии. Фото: ESA

Vega-C, новейшая версия европейской ракеты Vega, совершила свой дебютный полет VV21. Vega-C может похвастаться более высокой грузоподъемностью и меньшей стоимостью за килограмм полезной нагрузки, чем оригинальная ракета Vega.

В рамках своей первой миссии ракета-носитель доставила семь полезных нагрузок из нескольких европейских стран на целевую среднюю околоземную орбиту (MEO) высотой 6000 км. VV21 должна была стартовать с площадки ELA-1 в Куру, Французская Гвиана, в 8:13 по местному времени (11:13 UTC) 13 июля, но старт был отложен до 13:13 UTC.

Более высокая полезная нагрузка, более низкие затраты, повышенная универсальность

Vega-C (Vega Consolidation) знаменует собой значительное обновление по сравнению с Vega, при этом большинство частей ракеты-носителя были улучшены или полностью заменены. Его разработку возглавил ведущий подрядчик Avio, который также возглавлял первоначальную программу Vega.

Европейское космическое агентство (ESA) будет управлять первыми полетами Vega-C, а затем передаст ответственность Arianespace.

Первые три ступени Vega-C представляют собой твердотопливные двигатели, которые сжигают полибутадиен с концевыми гидроксильными группами (HTPB).

Ссылка на твит

Первая ступень Vega-C— твердотопливный двигатель Р120С. Эта новая ступень больше, чем первая ступень Vega P80, и имеет почти вдвое больший запас топлива, что обеспечивает более высокую грузоподъемность носителя. Двигатели P120C также будут использоваться в качестве боковых ускорителей на готовящейся к запуску новой тяжелой ракеты-носителя Ariane 6, которые будут доступны в модификациях с двумя или четырьмя двигателями. Такая универсальность упростит производство обоих твердотопливных аппаратов, а также снизит их стоимость.

Расширенная версия P120C, P120C+, будет доступна на будущих пусковых установках Vega-C и Ariane 6. Он на метр длиннее стандартного P120C и имеет 14 тонн дополнительного топлива.

P120C работал чуть менее двух с половиной минут, прежде чем отделиться. Затем загорелась вторая ступень Z40 для двухминутной работы.

Ступень Z40 — сокращение от Zefiro 40 — также больше, чем вторая ступень Z23 Vega. Она имеет около 10 тонн дополнительного топлива по сравнению с предшественницей. Через четыре минуты и 35 секунд после старта ступень выгорает и отделяется. Третья ступень загорелась через семь секунд, а обтекатель отделился через четыре секунды после зажигания.

Третья ступень Vega-C — двигатель Z9 — без изменений от Vega. Она имеет 10 тонн топлива и является последней твердотопливной ступенью Vega-C. Она работает, а затем отделяется от остальной части ракеты через семь минут и 22 секунды после старта.

Третья ступень Z9 Vega-C поднимается на место над второй ступенью перед миссией VV21. (Источник: ЕSА)

Четвертая и последняя ступень Vega-C — это ступень Attitude Vernier Upper Module + (AVUM +), модернизированная версия AVUM, установленная на Vega. Она имеет дополнительное топливо и меньшую массу конструкции, что способствует увеличению полезной нагрузки новой ракеты. AVUM+ оснащена двигателем на жидком топливе с возможностью повторного включения, что позволяет ступени выводить полезную нагрузку на разные орбиты.

Двигатель ступени AVUM+ выполнил пять запусков в рамках миссии VV21.

Помимо изменений в ступенях ракеты, обтекатель полезной нагрузки был увеличен по сравнению с Vega, что обеспечивает дополнительный объем для полезной нагрузки. Он достигает более девяти метров в высоту и трех метров в диаметре.

Семь спутников находились на борту Vega-C во время первого полета, предназначенного для выведения на круговую орбиту на высоте почти 6000 км над поверхностью Земли с наклоном под углом 70 градусов к экватору.

Самой большой полезной нагрузкой является спутник LAser RElativity Satellite-2 (LARES-2) массой почти 300 кг, построенный Национальным институтом ядерной физики в Италии. Он будет эксплуатироваться итальянским космическим агентством ASI и был развернут примерно через час и 24 минуты после старта после двух включений AVUM+.

LARES-2 — пассивный спутник, то есть у него нет собственных приборов. Вместо этого он напоминает сферу диаметром 42 см, покрытую небольшими отражателями. Наземные станции будут точно измерять его орбиту, чтобы лучше понять эффекты орбитального движения, когда большой вращающийся объект, такой как планета — в данном случае Земля — слегка искажает пространство-время. Его предшественник, LARES, был запущен в 2012 году на первой ракете Vega.

Полезная нагрузка ВВ21 готовится к размещению в обтекателе. ЛАРЕС-2, металлическая сфера, видна справа наверху штабеля полезной нагрузки. (Источник: ESA/Мануэль Педуссо)

Шесть CubeSats также совершают путешествие и были отделены после отделения LARES-2. Многие из миссий CubeSat сосредоточены на анализе радиационной среды этой уникальной орбиты, поскольку они будут находиться во внутреннем радиационном поясе Ван Аллена.

Alpha, CubeSat высотой 1U, будет использовать свою орбиту высотой 6000 км и проводить исследования магнитного поля Земли. Проект возглавляет ARCA Dynamics в Италии.

CELESTA (экспериментальный студенческий спутник CERN) — это 1U CubeSat, управляемый CERN (Европейской организацией ядерных исследований) и французским Университетом Монпелье. Этот спутник также будет использоваться для наблюдения за радиационной обстановкой на орбите.

MTCube-2 — это CubeSat построенный студентами, также из Университета Монпелье. Это позволит исследовать влияние радиации на флэш-память, в частности на количество ошибок. Общеизвестно, что космическое излучение наносит ущерб памяти компьютеров, а для космических кораблей требуются устойчивые и надежные системы.

Trisat-R будет измерять ионизирующее излучение на своей орбите с точки зрения общей дозы, а также интенсивности отдельных всплесков излучения. Он запускается для Университета Марибора в Словении.

Greencube — это CubeSat высотой 3U, предназначенный для тестирования новых методов выращивания овощей в космосе. В нем есть небольшой герметичный сад, предназначенный для максимальной эффективности ресурсов, необходимых для выращивания растений в космосе. Greencube разрабатывается Римским университетом Сапиенца.

Наконец, AstroBio CubeSat (ABCS) продемонстрирует автономные биолаборатории в космосе. Также 3U CubeSat, ABCS будет тестировать химическое смешивание и наблюдать за результатами, которые включают световое излучение в результате химических реакций.

После развертывания всех полезных нагрузок AVUM+ выполнил пятый и последний прожиг, чтобы вывести себя на орбиту захоронения.

Инфографика, показывающая эволюцию между Vega, Vega-C и Vega-E. (Источник: ЕSА)

Несмотря на то, что это новейшая ракета, Vega-C не станет концом обновлений платформы Vega.

Vega-E (Vega Evolution) станет следующим крупным обновлением серии. В настоящее время ожидается, что дебют Vega-E состоится в 2026 году. В нем ступени Z9 и AVUM будут заменены новой третьей ступенью, работающей на жидком метане и жидком кислороде, при сохранении тех же первой и второй ступеней. Эта ступень будет оснащена новым двигателем M10, работающим по циклу детандера.

Эта новая верхняя ступень еще больше увеличит грузоподъемность Vega.

В ближайшей перспективе Vega-C собирается запустить до пяти дополнительных миссий в 2022 году после VV21. В 2023 году носитель запустит первую демонстрационную миссию Space Rider, многоразового космического корабля с подъемным корпусом, который позволит полезным нагрузкам летать в космос и возвращаться на Землю.

Первоисточник: