С давних времен человечество интересовал вопрос о существовании других цивилизаций в космосе. Постепенно база знаний пополнялась новыми открытиями, ученые различных стран открывали и открывают новые космические объекты, где, по их мнению, могла бы быть жизнь. Есть даже формула, позволяющая подсчитать количество высокоразвитых цивилизаций. Ее разработал астроном Ф. Дрейк. По его мнению, существует более десяти тысяч развитых цивилизаций.
По мнению другого астронома, Карла Сагана, в галактике насчитывается более миллиона цивилизаций. И во всех этих мирах есть вода. В космосе ее много, она «путешествует» между мирами, переносясь астероидами и другими космическими телами. Но даже такие «плавающие» по космическому пространству и переносчики «жизни» не могут сравниться с нашей Землей. Именно наша планета, по мнению скептиков, является уникальной и не имеет аналогов во всей Вселенной.
Путешествие воды
Астрономы доказали, что вода в космосе разносится кометами. Есть даже мнения, утверждающие, что вода на Земле зародилась именно благодаря кометам. Учеными неоднократно был проведен анализ звездной системы Гидры, расположенной на расстоянии 176 световых лет. Вокруг звезды располагается протопланетный диск радиусом около 200 астрономических единиц (1 единица равна расстоянию от Солнца до Земли). Возраст этого объекта составляет около 10 млн лет. При анализе диска специалисты обнаружили в нем следы воды в том месте, где образуются кометы. По их мнению, жидкость находится в состоянии льда, который покрывает космическую пыль.
Вода у черной дыры
На расстоянии 12 млрд световых лет от нас располагается Квазар. Это уникальный мощный источник энергии во Вселенной: он излучает в 65 тыс. раз больше энергии, чем весь Млечный Путь. Светимость возникает из-за поглощения черной дырой различных объектов. Масса этой дыры в 20 млрд раз больше, чем масса Солнца.
Расстояние до Квазара очень велико, из-за чего астрономы могут наблюдать объект таким, каким он был на ранних стадиях эволюции, когда возраст Вселенной составлял около 2 миллиардов лет. По мнению ученых, вода в космосе могла существовать даже в то время, хотя обнаружить ее пока не удавалось. И только двум независимым группам ученых удалось установить, что вокруг Квазара располагается огромная водная оболочка в виде пара. Это открытие доказывает, что даже в такие давние времена вода уже была в космосе и что она распространена повсюду.
Солнечная система и вода
Считается, что вода в космосе - это основа жизни. Было время, когда ученые предполагали, что эта живительная влага содержится только на Земле, а на других планетах Солнечной системы ее нет. Однако исследования показали, что вода есть и на других планетах. Не так давно космическим зондом была обнаружена С этой планетой связано существование жизни, также Марс является вероятным объектом, куда предстоит первое пилотирование при полете на другую планету.
После многочисленных анализов удалось выяснить, что вода в космосе встречается и на других планетах. Ее много на Уране, Нептуне, хоть и в виде льда. Помимо планет Солнечной системы, воду нашли на их спутниках. На многочисленных спутниках Сатурна и Юпитера на Луне находится вода. Несмотря на большие космические запасы влаги, ученые все еще не могут понять, куда подевалась вода с Венеры, хотя есть мнение, что ее просто еще не нашли.
«Жидкая» Вселенная
Оказывается, космос - под водой, так как в нем находится это вещество в самых разных состояниях - где-то в виде жидкости, льда, а где-то в виде пара. Через телескопы ученым удается оценить самые разные планеты и их составляющие. Так, среди горячих юпитеров была обнаружена планета, на которой находятся огромные запасы воды в газообразном состоянии.
Это открытие доказывает, что воды во Вселенной больше, чем считалось. Она присутствует везде, в том числе и в межзвездных облаках. Предполагают, что даже возле нашего Солнца есть планеты земного типа со скалистой поверхностью, на которой плещутся океаны.
Случайное открытие
Совсем неожиданно ученые сделали открытие, найдя воду на расстоянии 64 световых лет от нас. Вода на ней располагается в газообразном состоянии. Проходя по орбите, планета была подсвечена своим светилом так, что жидкость дала о себе знать. На снимках она выглядит как черная вода. Космос содержит немало таких объектов. Все они изучаются учеными.
Что пьют космонавты
В космосе вода необходима так же, как на Земле. Это важнейший источник жизни для астронавта. Ее частично доставляют на орбиту грузовыми кораблями, а частично космонавты используют переработанную, очищенную воду.
Источниками воспроизводства воды являются конденсаты, отходы топливных элементов, моча астронавтов. После очистки, проводимой в космосе, в воде для космонавтов не остается вредных веществ и различных примесей. В результате очистки жидкость становится такой же, как бутилированная на Земле.
Сколько нужно воды человеку в космосе? Для каждого космонавта рассчитано определенное ее количество для питья в течение суток. С учетом чего жидкость поставляется на борт станции. Так, в день на одного астронавта приходится 2,2 литра воды. У американцев этот показатель выше - 3,6 л.
Добывать такие объемы из космоса человечество пока еще не умеет, но может перерабатывать «грязную» воду специальными устройствами. Получаемая вода используется не только для питья, но и для гигиены, нормального функционирования различных систем на станции и не только. Чтобы воды хватало, разработаны методики ее экономии, рационального использования. К примеру, космонавты не стирают, не принимают привычный на Земле душ. В космосе эти процедуры выполняются иначе.
Вода - это жизнь. Этой мысли тысячи лет, а она до сих пор не утратила своей актуальности. С наступлением космической эры, значение воды лишь возросло, так как от воды в космосе зависит буквально все, начиная от работы самой космической станции и заканчивая выработкой кислорода. Первые космические полеты не имели замкнутой системы «водоснабжения». То есть, вся вода бралась на борт изначально, еще с Земли. Сегодня на МКС частично замкнутая система регенерации воды, и в этой статье вы узнаете подробности.
Откуда берется вода на МКС
Регенерация воды - это повторное получение воды. Отсюда нужно сделать самый главный вывод, что первоначально вода на МКС доставляется с Земли. Невозможно регенерировать воду, если изначально ее не доставить с Земли. Сам процесс регенерации снижает расходы на космические полеты, и делает систему МКС менее зависимой от наземных служб.
Вода, доставляемая с Земли используется на МКС многократно. Сейчас на МКС используется несколько способов регенерации воды:
- Конденсация влаги из воздуха;
- Очистка использованной воды;
- Переработка урины и твердых отходов;
На МКС установлена специальная аппаратура, которая конденсирует влагу из воздуха. Влага в воздухе - это естественно, она есть и в космосе и на Земле. В процессе жизнедеятельности космонавты могут выделять до 2,5 литров жидкости в сутки. Кроме этого, на МКС есть специальные фильтры, для очистки использованной воды. Но учитывая то, как моются космонавты , бытовой расход воды значительно отличается от земного. Переработка урины и твердых отходов - это новая разработка, примененная на МКС лишь с 2010-ого года.
На данный момент, для функционирования МКС требуется около 9000 литров воды в год. Это общая цифра, отражающая все расходы. Вода на МКС регенерируется примерно на 93%, поэтому объемы поставок воды на МКС существенно ниже. Но не стоит забывать, что с каждым полным циклом использования воды, ее общий объем уменьшается на 7%, что делает МКС зависимой от поставок с Земли.
С 29 мая 2009-ого количество членов экипажа возросло вдвое - с 3 до 6 человек. Вместе с этим возрос и расход воды, но современные технологии позволили увеличить численность космонавтов на МКС.
Регенерация воды в космосе
Когда речь заходит про космос, важно учитывать энергозатраты, или как их называют в профессиональной сфере - массозатраты, для производства воды. Первый полноценный аппарат регенерации воды появился на станции «Мир», и за все время существования он позволил «сэкономить» 58650 кг доставляемых грузов с Земли. Вспоминая, что доставка 1 кг груза стоит около 5-6 тысяч долларов США, первая полноценная система регенерации воды позволила снизить расходы примерно на 300 млн долларов США.
Современные российские системы регенерации воды - СРВ-К2М и Электрон-ВМ позволяют обеспечить космонавтов на МКС водой на 63%. Биохимический анализ показал, что регенерированная вода не утрачивает своих исходных свойств, и полностью пригодна для питья. В настоящий момент, российские ученые работают над созданием более замкнутой системы, что позволит обеспечить космонавтов водой на 95%. Существуют перспективы развития систем очистки, которые обеспечат на 100% замкнутый цикл.
Американская система регенерации воды - ECLSS, была разработана в 2008-ом году. Она позволяет не только собрать влагу из воздуха, но и регенерировать воду из мочи и твердых отходов. Несмотря на серьезные проблемы и частые поломки на протяжении первых двух лет эксплуатации, сегодня ECLSS позволяет восстановить 100% влаги из воздуха и 85% влаги из мочи и твердых отходов. В результате, на МКС появился современный аппарат, позволяющий восстановить до 93% первоначального объема воды.
Очистка воды
Ключевым моментом в регенерации является очистка воды. В очистительные системы собирается любая вода - оставшаяся от приготовления пищи, грязная вода от мытья и даже пот космонавтов. Все эта вода собирается в специальный дистиллятор, визуально похожий на бочку. При очистке воды необходимо создать искусственную гравитацию, для этого дистиллятор вращается, при этом грязная вода прогоняется через фильтры. В результате получается чистая питьевая вода, которая по своим качествам даже превосходит питьевую воду во многих уголках Земли.
На последнем этапе в воду добавляется йод. Этот химический препарат позволяет предотвратить размножение микробов и бактерий, а также является необходимым элементом для здоровья космонавтов. Любопытный факт, что на Земле йодированная вода считается слишком дорогим удовольствием для массового применения, и вместо йода используется хлор. От использования хлора на МКС отказались по причине агрессивности данного элемента, и большей пользы от йода.
Потребление воды в космосе
Для обеспечения жизнедеятельности космонавтов требуется колоссальное количество воды. Если бы к нашим дням не наладили систему регенерации воды, то космические исследования, наверняка, застряли бы в прошлом. Учитывая расход воды в космосе используются следующие данные в расчёте на 1 человека в сутки:
- 2,2 литра - питье и приготовление пищи;
- 0,2 литра - гигиена;
- 0,3 литра - смыв туалета;
Потребление воды для питья и пищи практически соотсветвует земным нормам. Гигиена и туалет - намного меньше, хотя все это поддается переработке и повторному использованию, но это требует энергетических затрат, так что расходы были также снижены. Любопытный факт, что если на российского космонавта в день приходится 2,7 литра воды, то на американских астронавтов выделено примерно 3,6 литра. Американская миссия продолжает получать воду с Земли, впрочем как и российские космонавты. Но в отличие от российской миссии, американцы получают воду в небольших пластиковых пакетах, а наши космонавты в 22 литровых бочонках.
Использование переработанной воды
Обыватель может предположить, что космонавты на МКС пьют воду, переработанную из собственной урины и твердых отходов. На деле же это не так, для питья и приготовления пищи космонавты используют чистую родниковую воду, доставленную с Земли. Вода дополнительно проходит серебряные фильтры, и доставляется на МКС российским грузовым космическим кораблем «Прогресс».
Питьевая вода поставляется в 22 литровых бочках. Воду, полученную путем переработки урины и твёрдых отходов используют для технических нужд. Например, вода необходима для работы катализаторов и для работы системы выработки кислорода. Условно говоря, космонавты «дышат уриной», а не пьют ее.
В начале 2010-ого года в СМИ появилась информация, что из-за поломки в системе регенерации воды на МКС, у американских астронавтов заканчивается питьевая вода. Владимир Соловьев, руководитель полета российского сегмента МКС, рассказал журналистам, что экипаж МКС никогда не пил воду, получаемую путем регенерации из урины. Поэтому поломка американской системы переработки урины, которая действительно была на тот момент, не повлияла на количество питьевой воды. Примечательно, что американская система дважды выходила из строя по одной и той же причине, и лишь на второй раз удалось установить истинную причину проблемы. Оказалось, что из-за влияния космических условий, в моче астронавтов сильно повышается кальций. Фильтры для переработки урины, разработанные на Земле, не были рассчитаны на такой биохимический состав мочи, и поэтому быстро приходили в негодность.
Производство кислорода из воды
Советские, а затем и российские ученые, задают темп в вопросе производства кислорода из воды. И если в вопросе регенерации воды американские коллеги немного перегнали российских ученых, то в вопросе выработки кислорода, наши уверено держат пальму первенства. Даже сегодня, 20-30% переработанной воды из американского сектора МКС идет в российские аппараты по производству кислорода. Регенерация воды в космосе тесно связана с регенерацией кислорода.
Первые аппараты по производству кислорода из воды были установлены еще на аппаратах «Салют» и «Мир». Процесс производства максимально прост - специальные приборы конденсируют влагу из воздуха, а затем путем электролиза из этой воды производят кислород. Электролиз - пропускание тока через воду, является хорошо отработанной схемой, которая надежно обеспечивает космонавтов кислородом.
Сегодня к конденсируемой влаге добавился еще один источник воды - переработанная урина и твердые отходы, позволяющие получить техническую воду. Техническая вода из американский аппарата ECLSS поставляется в российскую систему и американскую OGS (Oxygen Generation System), где затем «перерабатывается» в кислород.
Ученые бьются над решением задачи - 100% замкнутый цикл для полного обеспечения космонавтов водой и кислородом. Одна из самых перспективных разработок - получение воды из углекислого газа. Этот газ является продуктом дыхания человека, и в настоящее время этот «продукт» жизнедеятельности космонавтов практически не используется.
Французский химик - Поль Саботье, открыл удивительный эффект, благодаря которому из реакции водорода и диоксида углерода можно получить воду и метан. Нынешний процесс производства кислорода на МКС связан с выделением водорода, но его просто выбрасывают в открытый космос, так как не находят ему применения. Если ученым удастся наладить эффективную систему по переработке углекислого газа, то удастся достичь практически 100% замкнутости системы, и найти эффективное применение водороду.
Реакция Боша, является не менее перспективной в вопросах получения воды и кислорода, но эта реакция требует крайне высоких температур, поэтому за процессом Саботье многие эксперты видят больше перспектив.
Ученым удалось выяснить, что содержание воды в нашей Галактике гораздо выше, чем считалось ранее.
Новые измерения показали, что вода занимает третье место среди самых распространенных молекул во вселенной, что в свою очередь дало возможность астрономам произвести расчет содержания элементов в ранее недосягаемых и областях образования новых планетарных систем.
В холодных частях нашей Галактики содержание воды в космосе, было впервые измерено при помощи Инфракрасной Космической Обсерватории, испанскими и итальянскими астрономами. Особо примечателен тот факт, что именно в этих областях образуются звезды по типу схожие с Солнцем, а некоторые из них образуют настоящие системы с несколькими планетами. Средняя температура этих областей лишь на десять градусов выше абсолютного нуля (263 градуса по Цельсию). Такие области называют холодными облаками, потому как в них не массивных звезд, а стало быть, и нет мощного источника тепла. В галактике насчитывается более миллиона подобных облаков.
Также ученым удалось определить, какое количество воды находится в виде газа, а какое в виде льда. Эта информация крайне важна для изучения процесса формирования планетарных систем, потому как лёд и пары воды встречаются в газовых планетах, в атмосферах планет и
В температурных условиях холодных облаков, пары воды обнаружить крайне трудно, т.к. они практически не испускают излучения и не могут быть обнаружены нынешним поколением телескопов. Вдобавок к этому вода в космосе не может существовать в жидкой форме из-за низкой температуры и высокого давления. Поэтому до сих пор в космосе можно было обнаружить только лед. Однако астрономам известно, что пары воды также имеются и в холодных облаках, хоть и в сравнительно небольшом количестве. Для того чтобы грамотно оценить содержание воды в таких местах, необходимо измерить и содержание воды в виде пара.
Для измерения количества паров воды в холодных облаках, ученые решили применить следующую стратегию. Если брать во внимание тот факт, что свет, проходящий через пары воды должен оставить своеобразный «отпечаток» на всем световом потоке, а точнее спектры излучения приносят с собой полосы поглощения. Именно так ученым и удалось обнаружить пары в воды в этих облаках, а заодно и точное содержание воды.
Как оказалось, в холодных облаках воды практически столько же, сколько и в местах активного образования звезд. Самым главным из всей этой информации является то, что после окиси углерода и молекулярного водорода, вода является самой распространенной молекулой. К примеру содержание воды в одном из холодных облаков, массой в тысячу Солнц, количество воды в виде пара и льда соответствует тысяче масс юпитера.
Также ученые определили, что вода в космосе существует преимущественно в виде льда (99 процентов) осевшем в виде конденсата на холодных пылинках, оставшийся процент приходится на газ. Благодаря этим результатам можно окончательно выяснить роль воды в образовании планет.
Космическая вода представляет огромный интерес для учёных. На нашей планете, вода - это главный источник жизни. Именно поэтому научное сообщество надеется найти с её помощью инопланетные цивилизации, еще глубже проникнуть в тайну сотворения вселенной.
Где найти воду в космосе?
Как оказалось, воды в космическом пространстве очень много. Ещё со школы мы знаем, про ледяные кольца Сатурна, замерзшие глыбы Нептуна и Урана. За последнее время учёные нашли воду в том или ином состоянии фактически на всех планетах солнечной системы, а так же на огромном количестве спутников, включая Луну. Но и это не всё. Астрономы умудрились найти запасы воды даже за пределами галактики и в окрестностях чёрных дыр. Получается, что вода во Вселенной присутствует буквально везде, даже в межзвёздных облаках. При этом до сих пор считается, что сразу во всех трёх агрегатных состояниях она существует только планете Земля.
Откуда появилась вода в космосе?
Естественно из космоса сделать невозможно, остаётся лишь предполагать откуда она взялась.
Самыми популярными разносчиками воды по Вселенной считаются кометы. Удивительно, но их хвост - это ничто иное, как испарение льда с её поверхности под воздействием солнечного ветра. Такие ледяные кусочки - одна из гипотез возникновения воды на Земле. Учёные так же считают, что ядра этих комет образовались в одно время с солнечной системой. Поэтому они могут быть образцами первичного вещества, из которого образовались планеты и спутники.
Существует и вулканическая гипотеза возникновения воды по всему космосу. Учёные выяснили, что на планетах-гигантах, таких как Сатурн испарения от огромного количества действующих вулканов поднимается намного выше, чем на Земле. Так высоко вода попросту замерзает и уносится в своё космическое путешествие.
Не так давно учёные с помощью инструмента Гершеля обнаружили, что ультрафиолетовое излучение от окружающих звезд может провоцировать распад молекул, таких как окись углерода и кремния, освобождая атомы кислорода. Они в свою очередь объединяются с молекулами водорода, образуя воду.
Однако, каким бы ни был источник возникновения воды как вещества в космических просторах, ясно одно: вода присутствует везде и во всём. Она объединяет всё живое и неживое не только на нашей планете, но и во всей Вселенной.
". Вероятно, потому, что основные разновидности воды на Земле мы уже рассмотрели. Но вот в других местах… О чём и поговорим сегодня: в гостях у нас космическая вода . Мы на неё, образно говоря, посмотрим и приценимся.
Космическая вода — это вода, которая есть в космосе. Итак, вода встречается не только на земле, но и в космосе. И, как оказывается, в больших количествах. Как это ни парадоксально звучит.
Посмотрим внимательнее. Где только не найти воду:
- ледяные шапки на полюсах Марса,
- полностью покрытые льдом спутники Юпитера, Сатурна и других планет,
- ледяные кольца вокруг Сатурна,
- пары воды в атмосфере Венеры,
- гигантские межгалактические облака-туманности, состоящие из льда и пара…
Кометы так же большей частью состоят из воды. А хвост комет — испаряющаяся вода и ряд других веществ под воздействием солнечного ветра. Эта информация в принципе известна из школьного курса физики. И, скорее всего, вы её знали, но забыли. Но подумайте: "А откуда вода попадает в кометы ? Как они вообще образуются?" Ведь кометы состоят не только из воды, а, как оказалось после полёта зонда Stardust к комете Вильда 2, из сложного композита скальных пород и льда.
Интересно, что Аристотель - могучий в своё время авторитет среди научного мира, задумываясь о природе комет, выдвинул гипотезу, что кометы имеют земное происхождение. Что они порождаются в атмосфере Земли и «висят» на сравнительно небольшой высоте, медленно проплывая по небу. Удивительно, что точка зрения Аристотеля господствовала около двух тысячелетий, и никакие попытки поколебать ее не давали положительного результата. Хотя некоторые ученые склонны были думать, что кометы все-таки приходят из каких-то далеких, неведомых нам глубин космического пространства. Только в конце XVI века идея Аристотеля была опровергнута.
Так же интересно, хоть и не по сути статьи, слово "Комета" произошло от греческого слова "волосатый". Как здесь не вспомнить Комет, который и микробы убивает 🙂
Есть предположение, что кометные ядра образовались в одно время со всей Солнечной системой и поэтому могут являть собой образцы того первичного вещества, из которого впоследствии образовались планеты и их спутники. В те времена на месте Земли и других планет были громадные скопления звёздной пыли, в том числе и паров-кристаллов воды. А уже из них и образовались ядра комет.
Но существуют и вулканические гипотезы происхождения ледяного ядра комет. И то, что они не безосновательны, показала исследовательская миссия спутника-зонда Кассини. Так, этим аппаратом при исследовании спутника Энцелад планеты Сатурн был зафиксирован гигантский фонтан пара и льда, который вырывается из глубин спутника на сотни километров . Интенсивность выброса воды — порядка 500 тонн в секунду. Выброшенный лёд формирует одно из колец Сатурна.
Активные струи с поверхности Энцелада формируют светлый расширяющийся выброс, который стал виден благодаря рассеиванию солнечного света среди мироскопических частиц льда. Ледяной выброс отчетливо заметен тогда, когда Солнце расположено за Энцеладом. Видимая поверхность освещена отраженным от Сатурна светом. Обзор получен в видимом спектре узкоугольной камерой 17 сентября 2008, Кассини в этот момент пролетал на расстоянии в 235 000 км от Энцелада:
Как оказалось, под поверхностью Энцелада существуют океаны воды в жидком состоянии (как полагают учёные, при температуре порядка 0 градусов Цельсия). И они выливаются в космос гигантскими гейзерами. Тщательно проанализировав все данные, собранные кораблем "Кассини" на спутнике Сатурна Энцеладе, исследователи пришли к выводу, что вода в подземном океане планеты на самом деле соленая . Это значит, что вероятность обнаружить жизнь на загадочной планете увеличилась.
Энцелад на следующем снимке показан напротив вечерней стороны Сатурна. Длинная выдержка при съемке отчетливо показала фонтаны южного полушария луны. (4 мая 2006, 2.1 млн. км от Энцелада).
Ранее исследователи считали, что содержание соли в инопланетной воде достаточно низкое. Однако, при более тщательном изучении капель инопланетной воды, выяснилось, что ее состав очень близок к составу океанической воды Земли. Эти большие запасы соленой воды находятся на глубине 80 км под поверхностью Энцелада. Как предполагают исследователи, вода с ледяного спутника поддерживается в жидком состоянии засчет магнитного напряжения, исходящего от Сатурна, а также высокой температуры ядра планеты. В таких относительно благоприятных условиях вполне могут существовать простейшие формы жизни.
Крошечные частицы льда, рассеянные в пространстве, легче всего увидеть в направлении на Солнце. Горы и долины видны по краю силуэта спутника:
Возможно, кометы образуются и из подобных инопланетных природных аномалий. И в этом случае они несут информацию не только о глубинах космоса, но и о возможной жизни на других планетах.
Итак, космическая вода не только бывает — но и попадает иногда на Землю.
И кто знает, что она с собой приносит?..
Загрузка...
