宇宙探査は人類そのものとほぼ同じくらい深いルーツを持っています。 実際、人間は常に空と天文現象に好奇心を抱いており、時間をかけて自分なりの解釈を与え、空を道具として使おうと試みてきました。
宇宙とその探査の研究における転機は、1957 年の宇宙探査機の打ち上げによって起こりました。 最初の衛星 宇宙への道を開いたソ連、スプートニク人間とロボットによる宇宙探査.
この出来事がもたらした大きな前進は、米国とソ連の間で激しい競争があった冷戦という歴史的背景によるところが大きい。 この点で、宇宙探査は XNUMX つの超大国の間の闘争によって促進され、この特定の時期には宇宙探査と呼ばれるようになりました。 宇宙開発競争.
この最初の激動の段階で、宇宙開発競争における霊長類はアメリカとソ連に分かれた。ソビエト社会主義共和国連邦 の発売を主張した 宇宙に到達した最初の人類、ユーリ・ガガーリン、1961年、 初の月面フライバイ 1953 年にルナ衛星を使用したとき、 USA 彼らは人間に初めてポーズをとることを許可した 月の土を踏む この最後で重要な出来事は宇宙側の紛争を静め、その後、冷戦の終結に向けて宇宙探査に割り当てられる資金が停滞し、探査に重点が置かれる時期が始まった。科学的な目的で太陽系全体の研究が行われ、最初の国際協力が始まりました。
図 1: アポロ指揮サービスモジュール (NASA) とソユーズ宇宙船 (ROSCOSMOS) の比較図。
今日、宇宙は、地球観測、通信、科学などの最も多様な用途や、軍事、民生、商業などの用途を目的とした衛星の存在により、地球全体の経済と発展にとって主人公かつ重要な要素となりつつあります。 。
太陽系とその構成要素
したがって、どのような機会があり、次のステップに進むべきかをよりよく理解するために、太陽系がどのように構成されているかを簡単に理解することは確かに役立ちます。
したがって、この記事では、太陽系のいくつかの興味深い天体の科学的特徴と、その研究に使用されているいくつかの技術をさらに深く掘り下げていきます。
太陽系は非常に古く、約 4.5 億年前に、極度に冷たいガスの雲が崩壊して形成されました。 それは、それをホストする渦巻銀河である天の川銀河の平面上にあり、その中心から 8 kpc (約 200 億キロメートル) のところにあります。
太陽系は複雑な物体であり、次のもので構成されています。 8つの惑星 そしていくつかの小さなオブジェクト、例えば 衛星や小惑星、 太陽の重力によって結合されています。実際、太陽は コランテ 私たちのシステムのほぼ中心に位置し、私たちの周りを周回するすべての物体の回転中心として機能します。 実際、惑星の軌道は楕円形であり、これは、システム内のあるオブジェクトと別のオブジェクトの間で車両の動きを最適に組織化する方法を理解するために重要です。
太陽系を構成する惑星は次のように分けられます。 地球型惑星、水星、金星、地球、火星、e 木星の惑星、木星、土星、天王星、海王星。
図 2: 太陽系とその天体およびその距離の概略図。
月
最も簡単に探索できる物体であり、宇宙開発競争の主役は、地球の天然衛星である月です。
地球と月の距離は、近地点 (地球に最も近い点) では 356400 km、遠地点 (地球から最も遠い点) では 406700 km に相当します。 月は地球の周りを公転運動します。その 27 回の公転は恒星月と呼ばれ、約 XNUMX 日間続きますが、自転運動自体は恒星月の期間に等しいため、月の運動は恒星月の周期となります。アース 同期回転。 このタイプの回転の特徴は、このようにして衛星が常に同じ面を地球に向けることです。
地球上の生命は常に月の存在の影響を受けてきました。これは、地球上の時間の経過を説明するためでもあります。 ファシ・ルナリ の存在下でのナビゲーション中に マリー.
現在、月には地球のような磁場はなく、非常に希有な雰囲気実際、その表面には、小惑星との衝突によって生じたクレーターが点在しており、この衛星の特性のおかげで、数百万年後もクレーターが残ります。 月の表面は通常、冷却された溶岩流を特徴とする海と高原に分かれています。 さらに、土壌は次のように構成されています。 月のレゴリス、塵のような破片の層、そして 角礫岩、または隕石の衝突時に形成される岩石物質。
月のレゴリスを使用すると、月面の組成を研究できるようになります。大気や磁場のないおかげで、太陽風によって堆積した原子や地球の存在に基づいて太陽活動を研究することもできるからです。宇宙線。 月の土壌はいわゆる クリープ、つまりカリウム (K)、レアアース (英語では 希土類元素 希土類元素）とリン（P）、最も一般的な元素に関しては、高原にはカルシウムとアルミニウムがあり、主に玄武岩質の海には鉄とチタンがあります。
月面で発見できる最も興味深い物質の XNUMX つは、ヘリウム-3 (3He) は、次の反応に使用できるため特に重要な同位体です。 核融合 そして特にどのように 宇宙旅行用の燃料。 ヘリウムのこの特定の同位体の使用がもたらす利点は、核融合プロセス中に容易に遮断できる単一中性子の生成にあり、したがって、核融合に関する主要な問題の XNUMX つであるエネルギー物質の生成の解決に役立つでしょう。関与する試薬の一部から中性子が放出され、周囲の物質の濃縮とその後の放射性崩壊が引き起こされます。
合併の理由は、 3私たちの惑星上でこの同位体が不足しているため、彼はまだ地球上に実装されていません。 実際、それは主に太陽風によって運ばれ、太陽から来る放射線の大部分から地球の表面を遮る磁気圏の存在により、地球に堆積することはできません。 合計金額 3月面上の He は 6.50 × 10^8 kg に相当すると推定されており、地球上で発見される量よりも約 XNUMX 桁多いです。
前述したように、月は太陽系の他の天体と比べて比較的容易にアクセスできるため、人類によって探査された最初の地球外天体です。 現在、衛星の探査はまだ終わっておらず、いくつかのミッションが進行中または準備中です。 インディアンの使命 チャンドラヤン 3 最近、23年2023月XNUMX日に月南極の地域への着陸船の着陸に成功しました。 この成功により、インドはソ連と米国の歴史的偉業と中国着陸船の着陸に次いで、月面に到達したXNUMX番目の国となった。 Chang'e 3 2013インチ
将来のプロジェクトに関しては、以下のことが特に重要視されます。 アルテミスコード、いくつかの国が署名し、米国が主導し、宇宙飛行士を月の土壌に戻し、月周回ステーションを建設することを計画しています。
火星
火星は、太陽系探査のもう XNUMX つの重要な目標です。
それは太陽系の XNUMX 番目の惑星であるため、太陽から最も遠い岩石惑星であり、さらに、太陽系で最もよく知られている天体の XNUMX つであり、科学的ミッションや人間とロボットによる探査の目標となっています。
火星の寸法は地球より小さく、実際に火星の半径は地球の約 53% 小さく、質量は約 11% で、フォボスとダイモスと呼ばれる XNUMX つの比較的小さな衛星を持っています。 火星の表面はほぼ完全に細かい物質で覆われている 赤い粉、酸化鉄と水酸化第二鉄 (Fe(OH) の存在により3))、それは可視光観測で見られる特徴的な赤色を惑星に与え、その寸法は 5 μm 未満です。
L '雰囲気 95％がCOで構成されています22% の窒素と 0.1 ～ 0.4% の酸素を含み、XNUMX つの惑星の大きさの違いにより、火星は軽い粒子を保持するのに十分な重力を持たないため、地球よりもかなり希薄化しています。 季節によっては路面が荒れることがあります 換気 冬の間は最大100 m/sの速度に達しますが、夏の間は平均10 m/s程度です。
La temperatura 地表レベルでも季節によって異なりますが、一般的には 140 K から 240 K になります。
いくつかの細かい水滴も大気中に分散していますが、その量は他の元素の豊富さに比べて非常に少量です。 大気中のこの少量の水の存在は、季節ごとに地球の極冠が溶けたり固まったりすることによって調節されています。 実際、キャップはほとんどすべての物質を捕らえます。水 火星に存在し、そこに存在する氷の厚さは約20メートルであると推定されています。 古代には水の存在に起因する浸食現象があったため、地球からの最初の観測の後、地表の形状から水の存在も推測されました。 現在、地上に存在する水は蒸発しており、地下にはまだ蒸発現象が起きていない氷の層が存在している可能性があると考えられています。 しかし、火星における水の蒸発現象は依然として現象として残っている 未解決の謎.
火星は太陽系の最もよく知られた天体の XNUMX つであり、いくつかのミッションが地上、探査機、周回探査機の両方で火星の研究に集中しているためです。 特に歴史的関連性があるのは NASA プログラムです。 船員、1965年と1968年には、それぞれマリナー9号ミッションによる惑星への初のフライバイと初の周回衛星の設置が可能となった。
プログラムを皮切りに、現在もさまざまな惑星探査ミッションが活動中 NASA 火星 2020 2020年には探査機パーサヴィアランスと無人機インジェニュイティがプログラムに導入されました。 ExoMars ESAが主導し、中国とエミレーツのプログラムに周回機と着陸機が参加し、中国のミッションに周回機と探査機を持ち込んだ 天問1号 そして、エミレーツ航空のミッションの一部であるホープと呼ばれる周回船 エミレーツ・マーズ・ミッション.
太陽系の小さな天体
太陽系は、惑星よりも小さく、サイズや組成が異なるさまざまな天体で構成されています。 したがって、太陽系に対する位置に基づいて、いくつかの関心領域を区別することができます。
後者の余白から始めて、次のようになります。 オールトの雲、通常、これと一致するように作成されます。 システムの限界。 それは、氷で覆われた大量の小さな天体で構成されており、撹乱されると長周期彗星として地球から観測される可能性があります。 オールトの雲の構成要素がシステムの他の天体に及ぼす重力の影響を計算すると、オールトの雲は内部半径が 1-2 ⋅ 10 に等しい球殻の形状をしているように見えます。4 au、外半径約1.5～2・105 au、または地球と太陽の距離の 10 万倍のオーダーです。 クラウドの起源に関する最近の研究から、クラウドを構成するオブジェクトの数は約 XNUMX 個であると結論づけられています。11、（推定）質量は約 [1-60] M です。⊕ (陸塊)。
さらに内部的には、 カイパーベルト、オールトの雲と同様に、小さな氷の物体が存在する領域でもあります。 その形状はドーナツ型で、それに属するオブジェクトは共鳴集団内の動きに応じて、古典的、拡散的、独立したものに分類できます。 カイパーベルトの寸法は内部が 31 au、外部が 48 au です。 最も有名なカイパー ベルト天体のいくつかは準惑星です。 プルトン そしてその物体 486958 アロコス、探査機も訪問 NASA ニューホライズンズ 2015年から2019年の間。
太陽系内の小惑星帯は、地球型惑星と木星型惑星の間に位置します。 はい、持っています メインバンド これは約 2 au から 3.5 au の間に広がり、その他にはハンガリア、シベレ、ヒルダ、トロイアニと呼ばれるファミリーもいくつかあります。
小惑星のスペクトル分類に関しては、通常、1984 年にトーレンによって導入され、その後拡張された C、P、D、B、S、V、A、R、K、L、E、M に基づいています。 、主で最も一般的なのはクラス C、S、M です。
La 構成 メインベルト内の小惑星の割合は変動しますが、この現象はおそらく太陽系の形成時に起こった動的混合メカニズムによるものと考えられます。 C 型小惑星は非常に遍在しており、メイン ベルトの中央ゾーンから始まり、より多くの分布を示しますが、S 型小惑星は内側ゾーンとハンガリー ファミリーの間で優勢です。
将来の宇宙ミッションにとって特に重要なのは、C 型と M 型の小惑星です。 C型小惑星実際、それらは見つけることができます 揮発性物質 hのように2オン2、O2、CH4 これは冶金、燃料生産、農業、そして宇宙での生命のサポートとして使用できます。 の M型小惑星 代わりに、次のような材料のソースになる可能性があります。 ゲルマニウム、L 'イリジウム、L 'アンチモン、白金族に属する残りの金属、および プラチナ 同じ、 銀, ゴールド およびその他の貴金属。
►後半部分を読む "太陽系、未来の資源 (2/4): 小惑星の探査"
►第 XNUMX 部を読む "太陽系、未来の資源 (3/4): 月探査"
►第 XNUMX 部を読む "太陽系、未来の資源 (4/4): 有人宇宙探査に関する倫理心理学的考察"
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画像：OpenAI / ROSCOSMOS / 著者
