Вы - первый колонист на Луне. Вокруг — бескрайние серые просторы, только горизонт поближе, чем на Земле. Нет дорог, городов и конечно ГЛОНАСС и GPS. Как не заблудиться? На Земле компас — верный друг путешественника, но сработает ли он там? А есть ли там в принципе магнитное поле? Давайте разбираться, куда смотреть первопроходцам космоса, если стрелка компаса вдруг «замолчала».
Почему компас работает на Земле?
Всё просто: наша планета — как огромный магнит. Железное ядро Земли создаёт магнитное поле, которое пронизывает пространство на тысячи километров в космос.
Именно поэтому стрелка компаса всегда указывает на северный магнитный полюс. Но что, если выключить этот «природный магнит»? В космосе всё сложнее.
Луна. Компас в роли бесполезной железяки.
Луна — ближайший сосед, но её магнитное поле слабее земного в тысячи раз. Когда-то, миллиарды лет назад, у неё было своё магнитное поле, но сегодня от него остались лишь локальные аномалии. И как вы себе это представляете? Вы стоите на Луне, достаёте компас, а он… показывает куда угодно, кроме севера. Джека Воробья помните? Вот такой был у него)) И да, эти аномалии разбросаны хаотично, как пятна на леопарде, для навигации они абсолютно бесполезны.
Чем можно заменить компас?
Астронавты программы «Аполлон» использовали звёзды и Солнце. Например, ориентация по кратерам или теням помогала определять направление. Современные проекты, вроде лунных баз, предлагают радиомаяки или навигационные чипы, встроенные в скафандры. Но пока это лишь идеи.
Интересный факт: в 2020 году Китай запустил лунный зонд «Чанъэ-5», который использовал оптические камеры и лазерные дальномеры для точной посадки. Такие технологии могут стать основой для будущих навигационных систем Луны. А ещё учёные предлагают создать искусственные «маяки» из отражателей, которые будут видны с орбиты.
Марс. Здесь даже северный полюс не спасёт.
Красная планета — мечта колонистов, но её магнитное поле — это в прямом смысле слова лоскутное одеяло. Когда-то Марс, как и Земля, имел глобальное поле, но теперь остались лишь слабые участки в коре. Если вы Мэтт Деймон из к/ф Марсианин, и возьмёте компас, его стрелка будет дрожать, указывая то на один, то на другой магнитный «островок».
Как не потеряться на Марсе?
Роверы вроде «Curiosity» уже сейчас используют солнечные датчики и камеры, которые сверяются с положением Солнца и звёзд. Например, марсоход Perseverance применяет систему Terrain-Relative Navigation: он фотографирует местность с орбиты, сравнивает с картой в памяти и корректирует маршрут.
Но что делать людям? Вариантов много: от старых добрых карт с привязкой к вулканам вроде Олимпа до лазерных маркеров, которые будут ставить вдоль троп. Учёные из NASA даже экспериментируют с «космическим аналогом» GPS — сетью мини-спутников на орбите Марса. Правда, их сигналы будут немного слабее земных, так что придётся комбинировать технологии.
Венера. Адская жара и магнитная тишина.
Температура здесь в два счёта плавит свинец, а плотная атмосфера скрывает поверхность. Что с магнитным полем? Оно у Венеры слабое, как и у Луны, поэтому компас тут тоже не помощник. Да и вряд ли люди будут гулять по её раскалённым равнинам без роботизированных помощников. Не, вообще вряд ли будут там гулять.
Но если представить, что технологии будущего позволят выжить здесь, навигация станет той ещё головоломкой. Из-за плотных облаков и атмосферы звёзды с поверхности не видны, а Солнце — лишь иногда тусклое пятно. Возможно, придётся полагаться на радиоволны или тепловые датчики, которые будут «читать» рельеф через пелену кислотных туч.
Газовые гиганты. Где компас утонет в магнитном хаосе?
Юпитер — да он просто рекордсмен по силе магнитного поля! Оно в 20 000 раз мощнее земного! Но это не значит, что компас здесь пригодится. Поле Юпитера хаотично, к тому же планета — газовый шар без твёрдой поверхности. Попытка использовать компас закончится тем, что стрелка будет бешено крутиться, как в микроволновке.
А ещё магнитное поле Юпитера «бомбардирует» всё вокруг радиацией. Даже космические зонды, вроде «Юноны», вынуждены прятать электронику в титановые «сейфы». Чернобыль отдыхает. Потому для навигации здесь придётся использовать данные с орбитальных станций или алгоритмы, предсказывающие движение атмосферных вихрей.
А что насчёт экзопланет?
За последние десятилетия учёные уже открыли тысячи планет у других звёзд. Некоторые, такие как Proxima b, могут иметь магнитное поле, защищающее от радиации. Но даже если там есть полюса, как их найти без карт?
Интересный подход предложили в MIT: использовать пульсары — нейтронные звёзды, излучающие радиоимпульсы с чёткой периодичностью. Ведь их сигналы могут стать «маяками» для межзвёздных путешествий. А ещё можно создать универсальные алгоритмы, которые анализируют атмосферу, рельеф и звёздное небо новой планеты, чтобы строить карты на лету.
Чем заменят компас космические первопроходцы?
Ясно одно — компас это про Землю. Но как быть? Мы же рвёмся к колонизации других планет и спутников. Вот некоторые решения проблем:
Звёздная навигация — как у древних мореплавателей. Но в космосе придётся учитывать искажения из-за атмосферы (если она есть) и движение небесных тел. Например, на Марсе Полярная звезда не укажет на север.
Гироскопы и акселерометры — приборы, отслеживающие движение. Их уже используют в космических кораблях, но на поверхности планет они могут «сбиваться» из-за вибраций или пыли.
Радиомаяки — сигналы с орбитальных станций или баз. Проблема в том, что для их работы нужна инфраструктура, которую ещё предстоит построить.
Искусственный интеллект — системы, анализирующие рельеф и создающие маршруты в реальном времени. Например, нейросети могут распознавать горы или кратеры, сравнивая их с глобальной картой.
А что насчёт будущего?
Учёные мечтают о «галактическом GPS» — сети спутников вокруг планет или даже звёзд. Но пока это фантастика. Сегодня проще создать автономные системы, которые не зависят от магнитных полей.
Например, квантовые датчики, которые измеряют гравитационные аномалии. Или лазерные лидары, строящие 3D-карты местности. А ещё есть идея использовать нейтрино — частицы, пронизывающие любую материю. Детекторы нейтрино могли бы определять положение объекта относительно Солнца или других источников.
Но пока всё это — эксперименты. На ближайшие десятилетия главными инструментами останутся гибридные системы: камеры + звёздные карты + радиосигналы. И конечно, человеческая смекалка. В конце концов, первые мореплаватели тоже обходились без спутников.
Спасибо, что дочитали! Ставьте лайки, подписывайтесь на канал! Уже более 600 увлекательных научных публикации!