Budoucí průzkum Měsíce

Na konci minulého roku oznámila řada vesmírných agentur z různých zemí, že se v blízké budoucnosti zaměří na intenzivní výzkum Měsíce. NASA by chtěla poslat kosmonauty na Měsíc do roku 2020. Otázkou je, zda-li se jí to podaří, když má pořád NASA stálé problémy s nedostatkem peněz.

Čína v minulosti mnohokrát prohlásila, že chce vypustit řadu sond na Měsíc, které by později následovaly přistávací moduly s lidskou posádkou. Tato prohlášení nenechala v klidu další rostoucí velmoc - Indii. Indie nemá sice taková velkohubá prohlášení, ale zato již má řadu misí pečlivě naplánovaných. Indický Měsíční program se v současnosti soustředí na misi Chandrayan.

Chandrayan
Jestli vše půjde podle plánu, nová indická sonda, která se skládá z orbiteru a z impaktoru, bude vynesena do vesmíru 19. Září tohoto roku indickou organizací ISRO. Hmotnost sondy o ceně 83 mil USD bude 1304 kg, z toho 90 kg připadne na celkem 11 přístrojů (5 indických a 6 zahraničních).

Mezi hlavní cíle patří pozorování povrchu Měsíce ve viditelné, infračervené a rentgenové části spektra elektromagnetického záření. Po dvou letech tohoto výzkumu začne sonda důkladně mapovat Měsíční povrch s cílem vytvořit kompletní 3D mapu Měsíčního povrchu včetně výskytu chemických prvků na povrchu.

Velkou prioritu budou mít především polární oblasti, kde se očekává, že na dně některých kráterů může být přítomen vodní led.

Některé přístroje pochází z cizích zemí. Americký NASA si platí přístroje M3 a miniSAR, které budou sloužit ke geologickému a radarovému průzkumu Měsíčního povrchu. Evropská ESA zkontruovala přístroje SARA a SIR-2, které se zaměří průzkum chemického složení povrchu. Jeden přístroj má na indické sondě dokonce i Bulharsko. Přístroj RADOM-7 bude zkoumat kosmické záření v blízkosti Měsíčního povrchu. Vědecké vybavení sondy - viz obr.

Sonda navíc nese i modul, který narazí do Měsíčního povrchu. Tento modul bude vybaven spektrometrem, radarem a optickou kamerou pro monitorování událostí během nárazu.

Lunar Reconnaissance Orbiter

Je první sondou nového amerického programu, který by měl vyvrcholit přistáním lidské posádky na Měsíci kolem roku 2020. Start je plánován na říjen 2008 a družici do kosmu vynese raketa Atlas V. Sonda bude obíhat kolem Měsíce po polární dráze nejméně jeden rok.

Hmotnost sondy se odhaduje na 1000 až 1200 kg, z čehož 500 až 600 kg mají tvořit pohonné látky. Mezi hlavní cíle této mise patří zejména

• - Globální topografie Měsíce
• - Charakteristika vesmírné radiace na orbitě Měsíce
• - Komplexní průzkum polárních oblastí včetně možných zásob vodního ledu a doby osvětlení
• - Mapování při vysokém rozlišení (max 0,5 m), které pomůže v budoucnu vybrat místa pro pilotované přistání

Ke splnění těchto cílů bude sonda vybavena velkým množstvím přístrojů, mezi které patří např. laserový výškoměr LOLA, průzkumná kamera LROC, neutronový detektor LEND, radiometr DLRE, spektrální detektor LAMP a teleskop pro výzkum kosmického záření CRaTER. Přístrojové vybavení sondy:

Jak je vidět obě sondy ponesou přistroje pro studii kosmického záření, neboť kosmické záření, což jsou vlastně vysokoenergetické částice (neutrony, protony alpha částice), představuje velké potenciální nebezpečí nejen pro nezabezpečené přístroje, ale i pro lidskou posádku.

Chemický průzkum Měsíce je rovněž velmi důležitý, neboť nabízí naději na vyřešení energetické otázky lidské civilizace. Výzkum jaderné fúze totiž probíhá již docela dlouho a zatím nepřinesl žádný zásadní posun vpřed. Současné výzkumy jsou zaměřeny na slučování deuteria a tritia v tokamacích za vzniku neuvěřitelně energetických volných neutronů.

Teoretičtí fyzikové navrhují využít pro slučování izotop Helia He3, přičemž by nevznikalo tak velké množství vysokoenergetických neutronů. Ovšem i tato cesta by obsahoval velké množství problémů...

Zdroje a další informace
en.wikipedia.org, cs.wikipedia.org, kosmo.cz, ihned.cz.

Křižníky Ticonderoga - základ námořní protiraketové obrany

Mezi největší moderní válečné lodi patří křižníky. Jelikož mohou nést spoustu děl, raket a torpéd, mohou se sami zapojovat do válečných operací. Daní za to je ovšem vysoká pořizovací cena. Křižníky jsou natolik drahé, že si je mohou dovolit provozovat pouze 3 státy: USA, Itálie a Rusko (Peru sice provozuje jeden křižník, ale ten koupilo od Holanďanů, kteří ho postavili krátce po druhé světové válce).

Podíváme-li se na charakteristiky ruských a amerických křižníků, zjistíme rozdíl v určení tohoto typu lodí. Sovětské námořnictvo se nejvíce obávalo amerických letadlových lodí, proto sovětské křižníky (třídy Kirov (nyní Ušakov ,viz obrázek) a Slava) byly vyzbrojeny obřími protilodními střelami s dlouhým doletem. Křižníky třídy Kirov jsou obří lodě¹ o výtlaku 24690 t, dokážou tak nést 20 protilodních střel P-500 Granit s doletem 500 km. Tyto lodě jsou ovšem produkty Studené války a v dnešní situaci je pro Rusko jejich provoz značně finančně náročný, v současnosti jsou proto v aktivní službě pouze dvě lodi Admirál Nachimov a Pjotr Velikij.

Americké námořnictvo se zase nejvíce obávalo mohutného útoku ruských střel vypuštěných z bombardérů, lodí či ponorek. Jako nejlepší odpověď na tuto hrozbu se ukázalo zkonstruovat velké množství lodí s elektronickým bojovým systémem a velkým množstvím raket.

Současné americké křižníky jsou reprezentovány třídou Ticonderoga. Lodi této třídy dosahují plného výtlaku kolem 9600 tun, což sice není o mnoho více než u současných amerických torpédoborců, ale díky velkému množství nesených zbraní si toto označení zaslouží, jsou totiž vyzbrojeny 122 univerzálními vertikálními vypouštěcími zařízeními. Kromě protiletadlových řízených střel² z nich mohou odpalovat také protizemní a protilodní střely s plochou dráhou letu a raketová torpéda. Pro efektivní boj proti ponorkám jsou tyto lodě vybaveny dvěmi helikoptéry SH-60 Seahawk.

Protivzdušná obrana těchto křižníků je založena na systému AEGIS. Jde o velmi složitý systém využívající trojdimenzionální radar (3D) s plošně sfázovanou anténou AN/SPY–1. Jedná se o přehledový, vyhledávací a střelecký radar, který je určen k řízení obrany bojového seskupení lodí před napadením ze vzduchu (letadla, helikoptéry, protilodní řízené střely) a z moře (ponorky, nepřátelská válečná plavidla). Ale je schopen i napadat balistické řízené střely. K tomuto účelu disponuje řízenými střelami Standard SM-2ER (RIM–156B) a také střelou SM-3 (RIM–161A), která je v současnosti vývoji.

Střely RIM-161A budou mít dálkový a výškový dosah 500, resp. 160 km. Každá střela SM-3 bude stát více než 3 milióny dolarů. Ponese lehký kompaktní prostředek LEAP (Lightweight Exo-Atmospheric Projectile), který zničí rakety vlastní kinetickou energií v prostoru nad atmosférou; k tomu je LEAP vybaven infračerveným senzorem, výkonou počítačovou jednotkou, GPS/INS naváděcí jednotku a kinetickou bojovou hlavici.

Vysoká kvalita protiraketového systému AEGIS byla potvrzena 21. Února 2008, kdy křižník USS Lake Erie vypustil upravenou střelu SM-3, která úspěšně zničila neovladatelný satelit USA 193, který by mohl způsobit při pádu do obydlené oblasti značné škody.

Zničení satelitu USA 193





Poznámky

1. Někdy se též označují jako bitevní křižníky. Zpět nahoru.
2. Zahrnuje rakety typů RIM-66 Standard Missile 2, RIM-162 ESSM, RIM-161 Standard Missile 3 (součást protiraketové obrany). Protizemní střely jsou zastoupeny typem BGM-109 a protilodní typem RGM-84 Harpoon. Zpět nahoru.

Jak Euler vyřešil jednu matematickou záhadu

Mezi nekonečnými řadami zaujímají významné postavení dvě řady:

Vypadají docela podobně, ale z hlediska matematické struktury se zásadně liší, ta první, tzv. harmonická řada nemá konečný součet, tedy diverguje. Ta druhá má, jak ukáži později, konečný součet. Divergenci harmonické řady jako první dokázal francouzský matematik a filosof Nicole Oresme (1323-1382). Jeho postup byl geniálně jednoduchý, všiml, že součet třetího a čtvrtého členu je větší nebo roven 1/2, a stejná nerovnost platí dále pro další 4 členy (1/5,...1/8), a pak pro následujících 16 členů od 1/9 do 1/32, a tak pořád dál. Viz schéma:

Ukázal tedy, že součet harmonické řady je větší nebo roven nekonečnému součtu řady samých polovin, a protože nekonečná řada samých 1/2 je divergentní musí být divergentní i samotná harmonická řada. V roce 1735 ve svých dvaceti osmi letech vyřešil Leonhard Euler (1707-1783) problém, který úspěšně odolával mnoha pokusům o jeho vyřešení. Jednalo se o otázku konvergence nekonečné řady ∑ 1/n² . Motivace pro vyřešení tohoto problému byla velmi velká - pokud by tato řada konvergovala pak rovněž všechny řady

konvergovaly. Euler použil na vyřešení tohoto problému na tehdejší velmi důmyslnou metodu. V podstatě učinil předpoklad, že vlastnosti, které mají konečné polynomy mohou splňovat i nekonečné řady. Na začátku jeho úvah stála funkce sinus, použil v tehdejší době již známý vztah pro tuto funkci:

Tento vztah se nazývá Taylorův rozvoj funkce sinus. Podělil dále tuto rovnici funkcí x:

Tato funkce má kořeny (taková x, že (sin x) / x =0) v bodech x=n·π, kde n=±1,±2,±3,... . Pravá strana ve výše uvedené rovnici představuje v podstatě polynom, a každý polynom lze vyjádřit v součinovém tvaru jeho kořenů (součin ireducibilních faktorů), proto dostáváme po této úvaze následující vztah

, kde se také využil od základní školy všem jistě známý vzoreček (A-B)(A+B)=A²-B². Teď si musíme dát tu práci - provést naznačené násobení a hledat koeficienty u x² . Zjistíme, že pro výsledný koeficient u x² platí:

Ale funkce (sin x)/x má ve svém základním vyjádření koeficient u x² roven -1/3!, tedy -1/6. Tato dvě vyjádření vztahu pro koeficient u x² se musí sobě rovnat, Tedy

Z tohoto finálního vztahu vyplývá nádherný vzorec

a navíc i konvergence všech nekonečný řad (viz srovnávací kritérium) ∑ 1/n^s , kde s ≥ 2.

Jak komplexně využít energii přílivu a odlivu

Není pochyb o tom, že v Evropské unii jsou v módě technologie vedoucí k získávání energie z obnovitelných zdrojů. Jistě, snaha je to správná, ale nemá asi smysl pevně stanovovat, kolik procent elektrické energie musí každá země vyrobit z obnovitelných zdrojů, neboť každá země má jiné možnosti pro jejich uplatnění.



Nejlépe jsou na tom země, které mají mořské pobřeží či hory. Hornaté země mohou využít potenciál vodních elektráren. Přímořské země jsou na tom ještě lépe. Existuje spousta projektů na využití pobřežních oblastí, spousta zemí plánuje rozmístit větrné farmy do mělkého moře při pobřeží. Sice tím odpadne problém zošklivení krajiny, ale otázkou je vliv hluku na mořské živočichy. Lépe proto vypadají plány na využití energie přílivu a odlivu či energie mořských vln.



Příčinou přílivu a odlivu jsou slapové sily Měsíce a Slunce. Při stavbě přílivových elektráren je nutno zvážit vhodnost vybrané oblasti, neboť klíčový parametr - výška přílivu a odlivu - není všude stejná, závisí především na tvaru pobřeží. Chod slapových sil, a tím přílivů a odlivů, není pravidelný. Při stavbě přílivových elektráren je třeba přihlížet ke všem vlastnostem toho či onoho místa a ke všem nepravidelnostem, které s sebou nese.



Pobřežní oblasti jihozápadní Anglie mají poměrně velké hladinové rozdíl během přílivu a odlivu. Toho si byla vědoma britská vláda a schválila projekt výroby elektřiny z mořských vln. Projekt OHEG (Ocean Hydro Electricity Generator) mnohostranně využívá energii moře. Kapacitu bude mít až 30 MW. Bude pracovat zhruba 16 kilometrů od pobřeží Cornwallu. První dodávka proudu pro 14000 domácností by měla být v roce 2009.





Konstrukčně bude OHEG představovat systém umělých plovoucích ostrůvků s úzkými průlivy, kde se budou nacházet přílivové turbíny, které využijí kinetickou energii přílivových a odlivových vln. Ostrůvky budou navíc obsahovat i klasické větrníky a energetické jednotky, které budou vyrábět elektrickou energii při změnách mořské hladiny.



Elektrárna OHEG bude unikátní v tom, že bude dodávat elektrický proud nepřetržitě, což stávající přilivové elektrárny nedokáží. Koncepce OHEG ukazuje možnou budoucí cestu v energetice - využití více typů přirodních sil v jedné elektrárně - což by vyřešilo problém nepravidelnosti dodávky el. energie, kterým trpí zejména větrné elektrárny.



Zdroje a další informace

hi-spec-uk.com, renewableenergyworld.com, tyden.cz

Čeští vědci prokázali vliv slunce na zimní počasí

Není pochyb o tom, že se globální oteplování v poslední době stalo velkým politickým tématem, které vědce rozděluje vědce na dvě hlavní skupiny. První skupina hlásá, že za vše může lidmi produkovaný oxid uhličitý, kdežto ta druhá si tím není tak úplně jistá a připouští i jiné příčiny klimatických změn.

Jistě vypouštět nadmíru do atmosféry průmyslové plyny není správné, už jen kvůli tomu, že to má vliv na kvalitu lidského zdraví, ale to ještě neznamená, že lidská činnost je stoprocentním viníkem klimatických změn. Země je především planeta, a jako taková je ovlivňována obrovským množstvím kosmických vlivů.

Naše atmosféra získává nejvíce energie od Slunce. Sluneční činnost vykazuje několik cyklů, nejznámější je cyklus o délce 11 let, kdy se mění počet skvrn na slunečním povrchu. V době minima cyklu nepozorujeme na slunečním povrchu téměř žádné skvrny, kdežto v době maxima slunečního cyklu jich můžeme pozorovat velké množství.

Sluneční skvrny jsou sice chladnější oblasti na slunečním povrchu, ale protože se tyto skvrny vyskytují v aktivních oblastech (fakulová pole - ta jsou naopak výrazně teplejší než okolí), vydává Slunce v období, kdy má hodně skvrn více energie, než když jich má málo.

Je sice pravda, že Slunce v období svého maxima vyzařuje v optické části pouze o 0,1 % více energie než v minimu, ale v ultrafialové oblasti činí tento rozdíl několik procent. Proto je pravděpodobné, že vliv slunce se realizuje prostřednictvím variabilní intenzity ultrafialového záření.

Vědci z Geofyzikálního ústavu AV ČR publikovali v časopise Journal of Geophysical Research článek, který ukazuje, že sluneční činnost ovlivňuje tzv. Severoatlantickou oscilaci (NAO), která má podobně jako El Niño v Pacifiku zásadní vliv na klimatické změny v Severním Atlantiku a v Evropě. NAO je složitý klimatický jev, který je převážně spojen se změnami intenzity tlakové níže nad Islandem a tlakové výše nad Azorami.

NAO silně ovlivňuje vzdušné proudění v Evropě. Bylo prokázáno, že v zimě je NAO ovlivňována sluneční činností. V případě, kdy jsou islandská níže i azorská výše silně vyvinuty (kladná fáze NAO), nastává zesílené západní proudění, což má za následek teplé a vlhké zimní počasí.

Kladná a záporná fáze NAO













Vědci zjistili, že v obdobích zvýšené sluneční aktivity je Severoatlantická oscilace rozsáhlejší - nad Evropou je čtyřikrát víc západních větrů oproti východním, které přinášejí chladný a suchý vzduch ze Sibiře. Tedy, při silné sluneční aktivitě je vysoká pravděpodobnost, že budeme mít ve střední Evropě mírnou zimu.

Proč zrovna v zimě se projevuje vliv sluneční činnosti? Odpověď na tuto otázku není zatím přesně známa. Nabízí se vliv ultrafialového záření, které je pohlcováno ozónem ve stratosféře, tím dochází k oteplování ozónové vrstvy, která pak dále předá tuto energii do troposféry, kde tím dochází k vlivu na počasí. Vliv stratosféry na troposféru je kvůli nutné přítomnosti vzhůru se pohybujícím se tlakovým oscilacím největší právě v zimě.

Nyní se vědci asi zaměří i na otázku, zdali k podobným interakcím nedochází i v létě. Pokud ano, pak by o globálním vlivu sluneční činnosti nebylo pochyb.

Zdroje a další informace
cs.wikipedia.org, www.lidovky.cz (1,2)

Gama záblesky - stále tajemný fenomen

Fenomén gama záblesků (GRB) patří mezi největší záhady novodobé astronomie. Jedná se o jev, při kterém dochází k uvolnění neuvěřitelného množství energie v podobě záření gama (zářivý výkon přibližně 10^19 Sluncí či 10^9 Galaxií). Jeho podstata nebyla doposud uspokojivě vysvětlena, a proto přišla na svět spousta navzájem soupeřících teorií, z nichž některé dokonce vylučují přirozenou bohatost výskytu života ve vesmíru.

Běží politicky napjatá 60. léta. V roce 1967 americké vojenské družice Vela určené k monitorování sovětských jaderných výbuchů v atmosféře detekovaly namísto ruských jaderných explozí zvláštní záblesky, které evidentně pocházely z vesmíru. Ale vše bylo v duchu studené války utajeno. Pro astronomy byly tyto informace odtajněny až v roce 1973.

Délka gama záblesku je proměnlivá - od milisekund až po desítky sekund, obvykle bývá doprovázen dosvitem v záření o kratších vlnových délkách (rentgenové, ultrafialové či světelné záření). První identifikovaný záblesk ve viditelném oboru byl záblesk z 28. 2. 1997, označovaný jako GRB 970228. Podle pozdější identikace Hubbleovým dalekohledem jej vyzářila velmi vzdálená galaxie. V roce 1991 byl vypušten na oběžnou dráhu speciální detektor, známý jako BATSE (Burst and transient experiment), který s dalším satelitem BeppoSAX umožnil gamma záblesky poměrně přesně lokalizovat.

ƒRozložení gama záblesků na obloze vykazuje značnou izotropii, neukazuje žádnou koncentraci směrem ke galaktické rovině. Pokud by záblesky přicházely z naší Galaxie, detekovali bychom větší počet záblesků z oblasti galaktického rovníku. To se však nepozoruje. Z tohoto vyplývá, že záblesky pocházejí z blízkých nebo naopak velmi vzdálených končin vesmíru.

I když gama záblesk trvá jen krátkou dobu, jeho zdroj dále vysílá po určitou dobu rentgenové, ultrafialové, viditelné, infračervené a rádiové záření. A právě tato doznívající záření, které trvá tím déle, čím je delší vlnová délka dosvitu (dny v rentgenovém záření až po měsíc na rádiových vlnách), nám dovolují identifikovat a poznávat zdroje gama záblesků. Jejich vzdálenost je pak určována z rozboru spektrálních čar.

Výsledky ukazují, že zdroje gama záblesků jsou daleko za hranicemi Galaxie. Italsko-holandská družice BeppoSAX objevila v roce 1999 gama záblesk o hvězdné velikosti 18 mag a jeho optický dosvit o hvězdné velikosti 9 mag, rudý posuv z = 1.6. Obecně prakticky všechny gama záblesky s optickými dosvity mají z > 0.8 a tedy leží ve skutečně značných vzdálenostech.

Ani po třiceti letech nejsou mechanismy vzniku gamma záblesku uspokojivě vysvětleny. Variabilita GRB naznačuje, že patrně existuje vícero mechanismů vzniku gama záblesků. Vzhledem k vysokému počtu galaxií a detekovaných gama záblesků za den, připadá přibližně jeden gama záblesk na 1 galaxii v horizontu 10^7 let. V následujícím přehledu jsou shrnuty nejčastěji diskutované teorie vzniku GRB, navíc je pravděpodobné, že krátké a dlouhé (>2s) gama záblesky mají odlišný způsob vzniku.

• • Splynutí dvou neutronových hvězd, či neutronové hvězdy s černou dírou v binárním hvězdném systému. Nejčastěji zmiňovaný model pro vysvětlení krátkodobých záblesků.

• • Magnetar. V magnetarech se podařilo najít zdroje opakovaných záblesků měkkého gamma záření. Magnetary jsou pulzary (rychle rotující neutronové hvězdy) s neobyčejně vysokým magnetickým polem (100 mld T, 1000 x silnější magnetické pole než u obyčejných pulzarů).
  
• • Hypernova. Hypernova je gravitační kolaps rychle rotujicí masivní hvězdy končící černou dírou při kterém se uvolní obrovské množství energie ve dvou výtryscích, tzv. jetech (vyvrhnutá látka se pohybuje rychlostí blízkou rychlosti světla). Tyto hvězdy mají velmi krátký život pouze několik miliónu let. Podle posledních výsledků družic Chandra a BeppoSAX se zdá tento model dosti pravděpodobný pro dlouhodobé gama záblesky.

Gama záblesky je nutné studovat velmi pečlivě, neboť případný blízký gama záblesk by zcela zničil ozonovou slupku kolem Země, spálil by ozářenou část povrchu (nebo by totéž učinilo ultrafialové záření z našeho Slunce). Zkrátka nastala by apokalypsa obrovských rozměrů.

Fenomén GRB nám dává možnost pozorovat jedny z nejenergičtějších procesů ve vesmíru, které bohužel zatím neumíme pořádně vysvětlit. Navíc se nabízí otázka, zda-li frekvence 1 záblesk na galaxii za 10^7 let není dosti limitujícím faktorem pro hojnou existenci života ve vesmíru.

Zdroje a další informace:
cs.wikipedia.org, osel.cz, leonardo