Помогая изучать Вселенную

В этом году трое ученых — Джеймс Пиблс, Мишель Майор и Дидье Кело — получили Нобелевскую премию по физике 2019 года за работу, позволяющую по-новому взглянуть на структуру и историю Вселенной, а также за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг солнцеподобной звезды в нашей галактике Млечный Путь. Компания ABB десятилетиями создавала сложнейшие научные приборы для анализа газов и измерения их содержания в воздухе, помогающие ученым лучше разобраться в составе атмосферы и ее изменении. Теперь же ABB устремляет свой взгляд с атмосферы Земли в неизведанное.

В рамках партнерства с Nobel Media мы предлагаем вам ознакомиться с тем, какой вклад вносит ABB в будущее освоения космоса.

Взгляд в неизвестность

Бо́льшая часть энергии, выделяемой звездами и межзвездной материей в центрах галактик, поглощается пылью, сквозь которую частично прорывается лишь свет дальнего инфракрасного диапазона. Таким образом, дабы приоткрыть эту пылевую завесу тайны, необходим работающий в дальней ИК-области телескоп. В 2019 г. ABB и Канадское космическое агентство заключили договор о разработке сканирующего механизма на сумму 1,7 млн долларов. Механизм криогенного сканирующего зеркала ABB, входящий в состав Космического инфракрасного телескопа для целей космологии и астрономии (SPICA), поможет лучше понять физические процессы формирования звезд и роста черных дыр. При помощи лазерной измерительной системы механизм обеспечивает точность движения зеркал внутри спектрометра в SAFARI — приборе телескопа SPICA, работающем в дальнем ИК-диапазоне. Использование этого механизма позволит получить новые сведения о распространении энергии света и о лежащих в его основе физических процессах, протекающих на расстоянии многих световых лет от Земли.

The Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics (SPICA) - Credit: JAXA/ISAS
The Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics (SPICA) - Credit: JAXA/ISAS

Разработчикам механизма предстоит столкнуться с рядом трудностей: необходимо удостовериться, что ему не повредят условия космического вакуума, вибрации при запуске, рабочая температура в −269 °C и микровибрации в космосе, при этом он должен сохранять ориентацию в пространстве с точностью до стотысячной доли миллиметра. Имея 45-летний опыт работы с Фурье-спектрометрами и иными оптическими приборами, подразделение ABB по измерениям и аналитике готово к решению этой задачи.

Заняться организацией запуска SPICA в космос было предложено Европейскому космическому агентству (ESA) в рамках программы Cosmic Vision в сотрудничестве с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA). SAFARI — это один из двух основных научных приборов телескопа, необходимых для намеченного полета SPICA. В случае успеха проекта запуск телескопа произойдет в 2032 г.

Экспедиция к экзопланетам

При попытке заглянуть за пределы нашей солнечной системы мы обычно видим в телескоп только звезды, ведь их фотоны — частицы света — гораздо «сильнее» фотонов, исходящих от экзопланет. Широкодиапазонный инфракрасный телескоп (WFIRST), представляющий собой новейшую космическую обсерваторию НАСА, стремится преодолеть этот барьер в поиске планет, подобных Земле.

Телескоп, запуск которого запланирован на 2025 г., будет снабжен двумя приборами: камерой для изучения таинственной природы распространения темной энергии в космосе и первым коронографом для получения изображений экзопланет (CGI). Сегодня в рамках работы над CGI совместные усилия ABB и Nüvü Camēras направлены на то, чтобы в 2020 г. наладить поставку электроники для управления камерами, предназначенными для поиска экзопланет.

Оптические компоненты, состоящие из системы масок, призм, датчиков и автоматически изгибающихся зеркал, блокируют свет материнской звезды, открывая взору тусклое свечение вращающихся рядом с ней планет. Завершающей стадией этого замысловатого процесса является сбор камерой ABB остаточного света экзопланет. WFIRST — это проект стоимостью 3,2 млрд долларов, который позволит нам получить первое изображение экзопланет в отраженном свете. Без него мы никогда не сможем крупным планом запечатлеть далекое подобие нашего земного шара.

Поездка по Марсу

Газы, которые выделяются материалами в разреженной атмосфере и в вакууме, могут создавать помехи для чувствительных инструментов, применяемых в спутниках и иных космических аппаратах, снижая точность измерений и анализа окружения. Учитывая суровые условия на Марсе, его крайне разреженную, насыщенную углекислым газом атмосферу, высокие дозы радиации и экстремально низкие температуры, для полета на красную планету НАСА требовалось оборудование, не создающее никаких выбросов. Решение нашлось: кабельная стяжка Ty-Rap из фторопласта-40 — сложный фторполимер, родственный политетрафторэтилену (Тефлон™).

  • Ty-Rap goes where no one has gone before
  • Ty-Rap made with ETFE, a sophisticated fluoropolymer related to Teflon™ is used in NASA’s Martian rove

Предназначенная для сверхпрочной и надежной связки проводов, кабельная стяжка ABB стала значимой частью современного мира. На сегодняшний день кабельные стяжки Ty-Rap представлены термостойкими сериями, а также линейками, устойчивыми к ультрафиолету, агрессивным химикатам, жаре и холоду и используемыми для крепления кабелей высоко над землей (например, в самолетах) и ниже уровня моря (буровые платформы). Существует разновидность стяжек с особыми материалами, благодаря которым стяжку легко обнаружить при ее случайном попадании в пищу. Есть также разновидности, уничтожающие микроорганизмы на своей поверхности. Еще одна вариация стяжки — устойчивая к радиации и космическому вакууму — вместе с марсоходами НАСА «обитает» на красной планете.

В прошлом году ABB произвела 28-миллиардную по счету кабельную стяжку Ty-Rap, таким образом отпраздновав 60-летие ставшего столь значимым продукта. Если соединить все кабельные стяжки Ty-Rap, их длина будет в 22 раза превышать расстояние от Земли до Луны.

Наблюдение за Землей

В то время как исследование параллельных миров продолжается, те же технологии, с помощью которых мы изучаем космос, можно использовать и для того, чтобы узнать больше о нашей вселенной. Во многих спутниках Земли используются созданные ABB инфракрасные спектрометры с преобразованием Фурье (FTIR), при помощи которых считываются такие влияющие на погоду параметры, как влажность, уровень загрязненности, температура и др. На фоне глобального потепления, угрожающего здоровью граждан, биоразнообразию, сельскому хозяйству и благополучию планеты в целом, получаемые FTIR данные представляют особую ценность для изучения влияния парниковых газов и точного измерения уровня углекислого газа.

GOSAT-2 ©Mitsubishi Electric
GOSAT-2 ©Mitsubishi Electric

Технология FTIR компании ABB, представленная в виде спектрального разделителя, более известного как интерферометр, применяется во втором спутнике для мониторинга парниковых газов (GOSAT-2), запущенном Японией в октябре 2018 г., а также в его старшем брате — спутнике GOSAT-1, запуск которого состоялся в 2009 г. Каждый из спутников GOSAT делает 15 оборотов вокруг Земли в день, и за это время интерферометры ABB помогают произвести более 100 000 измерений уровня углекислого газа, метана, водяного пара, угарного газа и кислорода в атмосфере. Полученные сведения поступают в Национальный институт экологических исследований в Японии (NIES), где формируются подробные карты распределения парниковых газов и резких сезонных колебаний климата. Эти карты дают ученым возможность определять места зарождения перечисленных газов. Собранная спутниками GOSAT информация позволяет получить неоспоримые свидетельства о содержании и количестве вредных выбросов различных стран и принять соответствующие меры.

Для минимизации роста уровня парниковых газов и иных выбросов требуются срочные меры, и данные GOSAT оказываются бесценными для учрежденной в рамках ООН Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPPCC), формирующей мировую политику по данному вопросу.

Космические инновации ABB выгодны и коммерческим областям. Примеров множество: от новейшего поколения метеорологических спутников НАСА на полярной орбите (JPSS), повышающих точность прогнозов погоды на периоды вплоть до семи дней, до водопроводных компаний, использующих спутниковые данные для предотвращения утечек.

Ссылки

Свяжитесь с нами

Скачать

Поделиться новостью

Facebook LinkedIn Twitter WhatsApp