50 lat Ery Kosmicznej Robert R. Gałązka Instytut Fizyki PAN

54 lata Ery
Kosmicznej
Robert R. Gałązka
Instytut Fizyki PAN
1. Wstęp
• historia, finanse, dane statystyczne
2. Ziemia z Kosmosu
• teledetekcja, telekomunikacja, geodezja
• misja do planety Ziemia
3. Układ planetarny
• misje planetarne
• Mars
• SSF
4. Kosmos
• obserwatoria kosmiczne: Hubble, GRO, ISO
5. Polska działalność w Kosmosie
Wybrane ekspedycje kosmiczne 1957− 2011
1. 4.10. 1957
2. 3.11.1957
3. 31.01.1958
4. 4.10.1959
5. 12.04.1961
6. 1961
7. 1964
8. 1964
9. 1966
10. 1966
11. 1969
12. maj 1969
13. 16-24.07.1969
14. 1970
15. 1971
16. 1972
17. 1973
18. 1973
19. 1977
20. 1978
21. 1992
22. 1998
23. 2001
24. 2004
25. 2011
Sputnik 1
ZSRR
Sputnik 2
ZSRR
Explorer
(pasy van Allena) USA
Łuna
(druga strona Księżyca) ZSRR
Gagarin
ZSRR
Wenus 1
(Wenus, odl. 100 tys. km) ZSRR
Mariner 4
(Mars, odl. 8.7 tys. km) USA
Wostok
(lot załogowy − 3 osoby) ZSRR
Łuna 9, 10
(łagodne lądowanie na Księżycu) ZSRR
Gemini
(Armstrong, Scott) USA
Mariner 9
(orb. Marsa) USA
Apollo 10
(orb. Księżyca) USA
Apollo 11
(Armstrong, Aldrin, Collins)
Wenus 7
(lądowanie na Wenus) ZSRR
Mars 3
(lądowanie na Marsie) ZSRR
Pionier 10
(Jowisz) USA
Apollo 17
(ostatnia wyprawa na Księżyc) USA
Kopernik 500
(polska aparatura kosmiczna)
Voyager 1,2
(pozaplanetarna misja) USA − działa
Salut 6
polski kosmonauta
Program badań Marsa
Rozpoczęcie budowy SSF
Ulisses (misja zakończona)
Cassini-Huygens (5,5 tony – 1997 start)
Alpha Magnetic Spectrometer (AMS),7.5t. Prom.kosmiczne
Start Apollo 11
Ziemia z Księżyca
Ziemia z Księżyca
Debris-całość
Debris-ilość
Debris-masa
Satelity
Działalność kosmiczna w świecie
2008 r.
2008 r.
2000-2010
–ponad 800 tys. ludzi zatrudnionych
– 610 aktywnych satelitów
– 60-70 startów rakiet rocznie
Finanse (Budżet Polski w 2010 r. – 107.5mld)
Budżet światowy 2009 r.
192 mld USD (39 % środki publiczne)
(80mld – publ., 110 mld – komercja)
Telekomunikacja
82 mld USD
Nawigacja
1996 r. 2 mld
2002 r. 4 mld
2008 r. 12 mld
Teledetekcja
Badania
~
Obecnie – 2009 r.
USA
Europa
Japonia
-
1 ÷ 2 mld
10% w okresie 2002-2010
(ISS, Mars)
– wydatki publiczne
62 mld
5 mld
1 + 5 mld
~
72 mld
Szwecja
Finlandia
Norwegia
Włochy
- 85 mln
- 63 mln
- 39 mln
- 1 mld
Intelsat 5
Ziemia z Kosmosu
• Telekomunikacja
− Intelsat 121 krajów, 17 satelitów, 5 głównych Intelsat 6,
120000 połączeń jednocześnie
− Asiansat – Pacific Rim 29 sat (w budowie)
≈ 30 satel. krajowych
(Kopernikus 80 tys.)
− Iridium, 77 satelitów (66) 94-96 r., 2005 r., 4.5 mld $
− HDTV sierpień 91 Japonia 11 godz., 400 stacji
− Systemy multimedialne 11 – 546 sat.
• Teledetekcja
1972 r. Landsat, (Landsat 6 – 92 r.) 30 m – Landsat 7 – 18 m
98 r.
1978 r. Seasat
Kosmos, SPOT... 5 m, IKONOS 1.2 m
Satelity wojskowe 0.2 m
Zakres widmowy UV ÷ 15 µm
• Nawigacja GPS, GLONASS, GALILEO
• Meteorologiczna służba satelitarna
• 18 miesięczny program badań Europy środkowej i wschodniej
(Landsat, SPOT, ERS-1, ERS-2) – opracowywanie danych
ERS 1
Wiatry
Oceany
Misja do planety Ziemia 1991 r.
(ICSU) US Global Change Res. Program EOS – 11 mld $ do końca
dekady
Największy międzynarodowy program kosmiczny
25 lat, ponad 20 satel., stacje naziemne, samoloty
Obecnie w ramach tego programu:
• METEOR 3/TOMS – sierp. 91
• UARS (Upper Atm. Res. Sat.) Sept. 91, 6.5 t, b. atm.,
prom. Słońca i gwiazd (30)
• ERS-1 – lipiec 91, lody, lasy w Europie 1 mld $, 3.2 t, 12 m.
(6.5 roku budowa)
• ERS-2 – 95 r.
• w 92 r. TOPEX/POSEIDON – NASA, ESA topografia oceanów
• JERS 1 – jap. obs. sat.
Obecnie w tym programie: 18 stacji naziemnych synchronicznie bad.
z satelitami + samoloty (14 grudzień 91 r.)
GPS – 24 sat. 21 (93 r.) + 3
GPS, NAVSTAR, GLONASS ⇒ INMARSAT
Układ Słoneczny
Układ Słoneczny
M[Mz]
A[gz]
Rotacja
Słońce
99.86%
3.33·105
2.76·104
28.8 d
Merkury
0.06
0.38
58 d
Wenus
0.82
0.91
Ziemia
(1)
5.97
1021 ton
Księżyc
Okres
orbitalny
Średnica
[km]
Gęstość
[g/cm3]
1.4 mln
1.38
88 d
4.879 tys.
5.43
243 d
224.7 d
12.1 tys.
5.24
1
23 h
56 min.
365.26 d
12.756
tys.
5.515
0.0123
0.17
27.32 d
27d 7 h
41 min.
3.475 tys.
3.34
Mars
(2)
0.110.38
0.110.38
24 h
37 min.
1.88 lat
6.794 tys.
3.94
Jowisz
(28)
318
2.36
9h
55 min.
11.86 lat
142.98 tys.
1.33
Saturn
(30)
95.16
0.91
10 h
39 min.
29.42 lat
130.536 tys.
0.7
Uran
(21)
14.53
0.889
17 h
14 min.
83.75 lat
51.12 tys.
1.3
Neptun
(8)
17.14
1.12
16 h
7 min.
164.8 lat
49.53 tys.
1.76
Układ planetarny
W 64 r. znano 26 naturalnych satelitów, obecnie 95 plus SEDNA
Jowisz4(z16)
Saturn8(z17)
Uran10(15)
Pluton Charon 1978 r.
MISJE PLANETARNE
• Wenus, Magellan 90 r. (Vega, inne misje) 98
• Mars 92 r
Doba 24 h 37 m
Rok 687 dni
Gęst. 3.94 g/cm3 (5.52)
gM ⇒ 0.38 gZ
Atm. ≈ 0.01 ciśn. Na Ziemi (CO2)
. (USA), 96 r. (2USA) 2003 – USA, ESA – Mars Express, Japonia (4 misje)
• Voyager – 1977
• CASSINI − Tytan − 2005
• ULISSES 2001 − zakończona misja
• Księżyc
• Deep space
SSF − 84 r. Reagan (ALFA)
4 Org. NASA, ESA, NASDA, RSA, 1998 początek, 10 lat budowa
~ 100 mld USD
SŁOŃCE
SOHO
CORONAS
Magellan
Wenus
Jowisz
1610 r.
•Io
•Europa
•Ganimedes
•Callisto
Mar
s
Wulkan Olympus Mons ma 27 km
wysokości i średnicę 547 km.
Dla porównania, największy wulkan na
Ziemi, Mauna Loa, ma niespełna 10 km
wysokości i 121 km średnicy.
Valles Marineris – Dolina Marinera
System kanionów o długości ponad 4 tys. km i głębokości
prawie 6.5 km
Kamera panoramiczna robota Spirit pokazuje miejsce, do którego on zmierza wzgórza zwane „Columbia Hills”
Ziemia z Marsa
To jest pierwsze
zdjęcie Ziemi,
wykonane
z powierzchni
innej planety.
Zdjęcie to
zostało zrobione
przez pojazd
badawczy Spirit
godzinę przed
wschodem
słońca w 63-cim
dniu
marsjańskim
jego misji.
Asteroid Eros
ISS w liczbach
Rozpiętość skrzydeł (baterii słonecznych) -- 110 m
Średnia wysokość orbity -- 354.1 km
Długość -- 88.4 m
Masa -- ok. 408 233 kg
Nachylenie orbity -- 51.6 stopni w stosunku do równika
Objętość pomieszczeń hermetyzowanych -- ok. 1 019 m3
Załoga -- do 6 członków (obecnie 3 osoby)
Ciśnienie atmosferyczne wewnątrz -- ok. 760.2 mm Hg (zbliżone do ziemskiego)
Montaż ISS
Europejski moduł
laboratoryjny “Columbus”
ISS
Kosmos
Docelowo 5 obserwatoriów
1)
γ−ray  GRO − Compton, specjalne dla γ burnst
2)
X−ray  w budowie (do 2005 r.)
3)
Obszar widzialny + Hubble, następca Hubble’a
4)
Daleka podczerwień -Europa ESA − ISO,
submilimetry, milimetry- działał od 1994 r.
5) ROSAT (120 tys. źródeł)- USA po 2004 r.
6)
Systemy interferencyjne −
Spektrometry Fouriera
Teleskop
Badanie granic wszechświata
za pomocą teleskopu
Hubble’a
kosmicznego Hubble’a
Okno
na wszechświat
Teleskop
kosmiczny
Hubble’a do
zbierania danych
używa luster.
Największe z nich
ma średnicę około
243 cm.
Te przyrządy
analizują strumień
światła
i przetwarzają go
na dane cyfrowe
oraz obrazy, które
wysyłają na
Ziemię.
Zwierciadło Hubble’a
Układ Słon. Kosmos
Cechy charakterystyczne
działalności kosmicznej
1)Globalność − Ziemia
• telekomunikacja (internet, telefony, multimedia)
• teledetekcja – meteorologia, satelity badawcze
• nawigacja − GPS, GLONAS, GALILEO
2)Komercjalizacja − (telekomunikacja) − Ziemia
• 1997 r. inwestycje firm przekroczyły wydatki budżetowe
do 2010 r. 300 mld USD w tym 200 mld firmy
3)Misje planetarne
4)Kosmos
• duże obserwatoria badawcze – Hubble, GRO, ISO, XRSO ROSAT
5)ALPHA,ISS
• początek 1998 r., 1 etap 17.2 mld USD
6)SŁOŃCE
Działalność Polski w kosmosie
Działalność Polski w kosmosie
1963 – Pierwszy start rakiety meteorologicznej Meteor.
Program kontynuowany do 1974 r.
(Meteor 1 – 30 km, Meteor 2 – 60 km)
1967 – Stacja odbioru danych z satelitów meteorologicznych
1967 – Przystąpienie Polski do programu INTERKOSMOS
1972 – Stacja łączności satelitarnej – Psary
1973 – Pierwsza polska aparatura na satelicie Kopernik 500
1976 – Utworzenie Centrum Badań Kosmicznych PAN
1978 – Lot pierwszego polskiego kosmonauty M.
Hermaszewskiego
1994 – Podpisanie pierwszego porozumienia z ESA
W latach 1973-2010 zbudowano ponad 70 przyrządów
badawczych, które działały w wielu misjach kosmicznych,
ostatnio: CASSINI, CORONAS, MARS EXPRESS, ROSETTA,
PRIRODA i innych.
Polscy uczeni uczestniczą również w planowaniu
i opracowywaniu wyników wielu innych programów
i misji kosmicznych.
Słońce
Ziemia z Apollo 11
Galaktyka