Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 24.04.2018

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Для числа "пи" везде есть место, даже на Марсе

Для числа «пи» везде есть место, даже на Марсе
shortstoryf

Кратеры могут много рассказать учёным о поверхности планет, их спутников и других небесных тел. По одному лишь параметру того, насколько близко к идеальному кругу форма кратера геологи-планетологи могут много рассказать о том, как кратер был сформирован, и какой была поверхность, на которую он упал. Параметр этот зависит от числа «пи», периметра кратера и его площади.

Каждый год 14 марта мировое сообщество отмечает день числа «пи». Дело в том, что дата 3.14 повторяет первые три цифры этого загадочного числа. именно поэтому учёные поют похвалы этой математической константе. А для того, чтобы показать истинные масштабы использования этого числа в астрономии и космонавтике, приведём 18 примеров того, как «пи» позволяет исследовать космос.

  1. Спуск на Марс на парашюте

Ни один марсианский посадочный модуль не был одинаковым, но у каждого из них есть одна общая черта — парашют. Атмосферное торможение марсохода или некоего посадочного модуля при приземлении на Марс критически необходимо для того, чтобы у самой поверхности аппарат имел такую скорость, которую сможет погасить тормозная двигательная установка. При разработке парашюта специалисты принимают во внимание множество факторов: массу и скорость аппарата, наклонение поверхности относительно горизонта в месте посадки, плотность атмосферы и многие другие. Число «пи» помогает инженерам определить то, насколько большим должен быть купол парашюта, чтобы обеспечить требуемое снижение скорости.

  1. Изучение Сатурна под разными углами

Космическая станция «Кассини» провела целых 13 лет на орбите Сатурна, исследовав даже моря и джеты из водяного льда на его спутниках, наблюдая его систему колец. Дважды за миссию инженеры использовали метод, который звучит как «пи-переход», чтобы обновить параметры орбиты аппарата. Точно рассчитав момент пролёта мимо Титана и специалистам удалось перевернуть орбиту «Кассини» на 180 градусов, что в радианах как раз и равно числу «пи». Благодаря такому манёвру изменились параметры освещения со стороны аппарата, что позволило запечатлеть Сатурн и Титан в новом свете.

  1. Картографирование неисследованных миров

Также как и исследователи древности, космические аппараты, когда прибывают к другим планетам и мирам, создают их карты. Даже если взять хорошо исследованные планеты, как наша Земля, специалисты найдут задачу, ради которой требуется формирование определённой карты. Например, движение воды по земному шару. Космические аппараты формируют карты поверхности по мере движения по орбите. Их камеры имеют прямоугольное поле зрения, вследствие чего формируются своеобразные полосы поверхности планет. В этом случае специалисты используют число «пи» для того, чтобы по формуле подсчитать количество кадров, которое потребуется, чтобы запечатлеть всю планету или другое небесное тело.

  1. Посадка на Марс

Инженеры используют это число, чтобы оценить степень неопределённости позиции, в которую должен приземлиться марсианский посадочный модуль или ровер. А неопределёнными в данной ситуации являются множество аспектов: ветер, плотность воздуха, начальная скорость аппарата и его положение при сближении с красной планетой. Даже точное положение самого Марса неизвестно наверняка. До приземления на планету большинство этих неопределённостей можно смоделировать с помощью математического распределения, которое включает в своих расчётах число «пи». Когда симулируются все неопределённости сразу, то итоговый результат может существенно отличаться от того, где изначально намечалась точка посадки. Именно поэтому требуется брать во внимание эту неопределённость и смотреть внимательно, куда целишься. Можно, например, приземлиться близко, но не совсем уж близко, к какой-то горе, как это и было с марсоходом Curiosity, который сел рядом с горой Эолида.

  1. Исследование новых миров

Исследователи используют «пи» для поиска экзопланет — то есть таких планет, которые вращаются у других звёзд не в нашей Солнечной системе. Мощные наземные и космические телескопы постоянно фиксируют количество света, испускаемое далёкими звёздами. Когда планета проходит по диску звезды для земного наблюдателя, проявляется еле заметное падение светимости. Зная процентное значение этого падения, а также уравнение площади круга, учёные могут приблизительно вычислить размер планеты.

  1. Поиск потенциально обитаемых миров

Когда учёные находят новые экзопланеты, одна из главных вещей, которую они пытаются понять заключается в оценке того, может ли новый мир поддерживать жизнь. Эта потенциально обитаемая планета должна вращаться в области вокруг звезды, которую называют «зоной обитаемости» — особой области, не совсем близко к звезде, и не слишком далеко, чтобы вода могла находиться в жидком виде. Учёные используют «пи» чтобы вычислить внешний и внутренний край этой зоны вокруг звезды. К тому же, это число. вместе с третьим законом Кеплера, используется для вычисления времени, которое займёт у экзопланеты, чтобы совершить один полный оборот вокруг своей звезды. Именно это помогает уточнить расположение планеты относительно зоны обитаемости.

  1. Поиск марсотрясений

Исследователи использую число «пи» чтобы исследовать землетрясения, а вскоре и марсотрясения. будущая марсианская миссия InSight оснащена особым прибором, который способен исследовать сейсмическую активность красной планеты. Во время марсотрясений сквозь поверхность проходят волны, распространяющиеся из эпицентра во всех направлениях. Зарегистрировав время прибытия этих волн к приёмнику учёные могут вычислить время, в которое произошло марсотрясение.

  1. Связь с космическими станциями

Передача сигналов к далёким космическим станциям и приём обратных сигналов от них требует наличия сети массивных антенн, расположенных по всему земному шару. Это является необходимым условием для того, чтобы сигнал от аппарата никогда не пропадал. У НАСА сеть таких антенн называются Сетью дальней космической связи. Инженеры, которые связываются с аппаратами посредством этой сети, в математических формулах используют число «пи», а эти формулы нужны для того, чтобы сообщения отсылались и принимались. Это очень важная задача, особенно понимая тот факт, что эти сообщения могут нести особые команды, например, для марсохода, или для космической станции, которой надо сделать фото Плутона.

  1. Перемещение марсоходов

На марсоходах не используются джойстики или рули. Вместо этого роверы принимают команды операторов с Земли, которые в точности объясняют, куда ехать и какое фото делать, куда поворачивать колёса и как использовать манипуляторы. Некоторые эти функции заданы в градусах, а некоторые в радианах, поэтому число «пи» довольно часто используется для того, чтобы перейти от одного параметра к другому.

  1. Вывод аппарата на орбиту

Инженеры используют число «пи», чтобы выводить космические аппараты на орбиты вокруг других планет. Чтобы сделать это, они тормозят аппарат до нужной скорости и делают это именно тогда, когда сама планета посредством своей гравитации переведёт станцию на свою орбиту. Специалисты определяют степень влияния гравитации на аппарат, как быстро он движется и параметры новой орбиты. Используя эти числа вместе с «пи» можно точно вычислить количество энергии, с помощью которого получится затормозить аппарат до нужной скорости. Делается это с помощью движков, которые в этот момент соплами направлены по направлению движения.

  1. Слежение за астероидами

Одна из задач программ по поиску опасных астероидов и комет заключается в определении того, как быстро исследуемый объект вращается. Посредством этих наблюдений за объектами учёные могут вычислить время, которое потребуется астероида для одного оборота вокруг своей оси. После этого производится перевод единиц в другое измерение и вычисляется угловая скорость объекта, которая обычно выражается в радианах в секунду.

  1. Вычисление ресурса колёс марсохода

Колёса марсохода имеют особый рисунок, который оставляет чёткий след на поверхности Марса. Этот рисунок содержит особые метки, которые изет оператор на Земле. Число «пи» используется для вычисления того, насколько далеко может проехать ровер за один оборот колеса. Измеряя расстояния между метками на грунте инженер может оценить, проскальзывают ли колёса или марсоход проехал требуемое расстояние.

  1. Исследование чужеродных льдов

Учёные исследуют экстремальные условия окружающей среды, как, например, на кометах или спутниках Юпитера и Сатурна, пытаются понять, какие процессы протекают под их поверхностями. В случае с ледяной поверхностью можно использовать лазеры для разогрева и испарения льда. Затем происходит исследование химического взаимодействия пара. Число «пи» в этом случае используется для вычисления ширины лазерного луча и понимания того, какое количество энергии попало на образец льда.

  1. Заправка аппарата

Также как и автомобили, космические аппараты требуют топливо для выполнения своей миссии и маневрирования при перелёте туда. Но в космосе нет заправочных станций, поэтому, понимание того, какое количество топлива требуется аппарату и сколько уже было использовано, является очень деликатной задачей. Инженеры используют число «пи» для того, чтобы вычислить количество топлива, доступного в баках, которые обычно являются сферическими, и как быстро топливо перемещается по цилиндрическим трубам. Даже при использовании торовых баков, которые содержат в себе много топлива и занимают мало места, при расчётах используется это число.

  1. Измерение размеров «сердца» Плутона

Во время исследования поверхности других планет учёные используют «пи» для определения размеров объектов, находящихся на поверхности. Для образмериваниях круглых особенностей, таких как кратеры, используется простая математика. А для необычных форм, таких как «сердце» Плутона используется уже тригонометрия.

  1. Выявление информации о кратерах

Кратеры могут много рассказать учёным о поверхности планет, их спутников и других небесных тел. По одному лишь параметру того, насколько близко к идеальному кругу форма кратера геологи-планетологи могут много рассказать о том, как кратер был сформирован, и какой была поверхность, на которую он упал. Параметр этот зависит от числа «пи», периметра кратера и его площади.

  1. Выявление состава планет и астероидов

Как учёные способны определить из чего состоят планеты и астероиды, если не могут лично посетить их? Конечно же с помощью числа «пи»! Планетологи используют его для вычисления объёма каменных планет или астероидов. Зная объём и массу можно найти плотность. А так как специалисты знают примерную плотность твёрдой породы, льда и металлов, то могут и выдвигать предположения о составе изучаемого объекта, основываясь на его плотности.

  1. Изучение глубинных слоёв атмосферы Юпитера

Одним из способов, с помощью которого учёные могут понять то, что происходит за плотными облаками планет-гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, является отправка к ним космических аппаратов, которые могут оценить их химический состав. Затем используется число «пи» в комбинации с данными от датчиков аппарата, чтобы оценить объём вещества в атмосфере планеты. Например, в 1995 году аппарат «Галилео» сбросил зонд на Юпитер и выявил низкий уровень содержания гелия в верхних слоях атмосферы. После осмысления этих данных специалисты предположили, что гелий может уноситься из верхних слоёв атмосферы Юпитера, а число «пи» является ключом для понимания количества этого уноса.

По информации НАСА.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google