Записывает все импульсы. Спутник NASA будет кружить над нами 8,4 млн лет

В 1976 году американское космическое агентство NASA запустило в открытый космос аппарат, внутри которого нет ни электроники, ни двигателей, ни источников питания — практически ничего из того, чем оснащены современные спутники. Но вот уже полвека спустя он продолжает работать и, по оценкам, останется на орбите еще на 8,4 миллиона лет. Что известно об этом объекте и с какой целью его запустили в космос ­50 лет назад — в материале aif.ru

Латунное ядро в алюминиевой оболочке

LAGEOS-1, или Laser Geodynamics Satellite, «спутник лазерной геодинамики», — это небольшая сфера диаметром 60 сантиметров и массой около 400 килограммов. Более трети ее веса приходится на массивное латунное ядро, скрытое под алюминиевой оболочкой. Такая конструкция шара вовсе не случайна: благодаря своей массе и компактной форме орбита спутника остается стабильной и устойчивой, несмотря на любые условия и его местонахождение в космическом пространстве.

Поверхность шара усеяна 426 уголковыми отражателями из плавленого кварца, а четыре из них сделаны из германия — для инфракрасных экспериментов. Внешне аппарат напоминает гигантский мяч для гольфа или диско-шар, но, несмотря на эту, казалось бы, простоту, спутник и сегодня считается гением инженерной мысли.

Без двигателей и электроники: как работает пассивный спутник

Внутри спутника LAGEOS нет ни батарей, ни передатчиков, ни движущихся частей, а основная функция этого космического объекта заключается в том, чтобы быть исключительно мишенью для импульсов, которые доносятся до него с Земли.

Наземные станции посылают на спутник лазерный импульс, далее свет отражается от уголковых отражателей шара — они устроены так, что возвращают луч строго в направлении источника, независимо от ориентации аппарата. Время, за которое свет проходит путь туда и обратно, измеряется с высочайшей точностью, а поскольку скорость света известна, расстояние вычисляется с точностью до нескольких миллиметров.

Первоначальная точность измерений с помощью других спутников составляла около метра, но именно аппарат LAGEOS позволил людям с космоса измерять расстояние и выявлять изменения между объектами с точность до миллиметра и даже меньше — именно это было необходимо для того, чтобы замечать и фиксировать движения тектонических плит. Современные же измерения улучшились ещё на порядок.

Что удалось узнать за полвека

За десятилетия наблюдений с помощью LAGEOS-1 учёные сформировали современное понимание Земли как единой и взаимосвязанной системы. В частности, именно этот спутник впервые позволил измерить скорость и направление смещения тектонических плит в реальном времени. Теперь мы знаем, что Европа и Северная Америка расходятся примерно на два сантиметра в год — это было зафиксировано именно с помощью этого уникального спутника.

Отслеживает он и полярное движение — миграцию оси вращения планеты, а также изменения продолжительности суток, вызванные перераспределением массы в атмосфере и океанах. Небольшие отклонения орбиты спутника даже использовались для построения ранних моделей гравитационного поля Земли. Анализ этих отклонений также помог понять эффект Ярковского — как нагрев солнечным светом влияет на орбиты малых объектов, включая околоземные астероиды.

LAGEOS помог зафиксировать и подъем земной коры в районах, которые когда-то, тысячи лет назад, были вдавлены древними ледниками в районе Гудзонова залива, Финляндии и Скандинавии. Его данные использовались для оценки эффекта Лензе-Тирринга — искажения пространства-времени вращающейся массой, предсказанного общей теорией относительности. Тогда точность этой оценки составила около 10 %.

Послание потомкам

Сегодня орбита LAGEOS-1 проходит на высоте около 5900 километров, на ней практически нет атмосферного сопротивления, а электроника и движущиеся части отсутствуют вообще, поэтому ломаться в нем просто нечему. Оценки указывают, что спутник останется на орбите еще примерно на 8,4 миллиона лет — неизвестно, что будет на Земле к этому времени и останется ли на ней вообще жизнь. Для сравнения, человек как биологический вид существует около 300 тысяч лет, а LAGEOS-1 проведёт в космосе в 28 раз дольше.

Но астрономы, проектирующие LAGEOS-1, позаботились и о потомках: на борту спутника они закрепили пластину из нержавеющей стали размером примерно 10 на 18 сантиметров. Две идентичные копии установлены внутри аппарата — этот уникальный дизайн разработал астроном Карл Саган. В его верхней части расположены числа от одного до десяти в двоичной системе и диаграмма обращения Земли вокруг Солнца, где двоичная единица обозначает один год — это главная единица времени для всей таблички.

Ниже находятся три карты Земли: одна показывает прошлое с континентами, существовавшими около 268 миллионов лет назад, объединёнными в Пангею. Вторая карта — настоящее, с расположением материков на момент запуска, в 1976 году, а также с изображением спутника, покидающего базу Ванденберг. Третья — будущее, с прогнозируемым расположением континентов через 8,4 миллиона лет. Калифорния к западу от разлома Сан-Андреас отделена от материка и дрейфует в сторону Тихого океана.

Так что тот, кто найдёт эту пластину, сможет сравнить карту на ней с реальным расположением континентов и вычислить, сколько же времени с момента его запуска прошло. Скорость дрейфа — около двух с половиной сантиметров в год — и есть те самые часы. Саган писал: «Кто бы ни населял Землю в ту далёкую эпоху, он, возможно, оценит маленькую "открытку" из далёкого прошлого».