До Марса и обратно: научные открытия, которые могут взорвать мир науки в 2021 году

Коллайдер снова в деле

Большой адронный коллайдер (БАК) снова заработает в начале 2021 года, его работа была приостановлена в декабре 2018-го. За это время на объекте проводились крупные работы по модернизации и ремонту.

Самым весомым открытием, сделанным с помощью БАК, стало обнаружение бозона Хиг­гса в 2012 году — это элементарная частица, которая была предсказана теоретически еще в 1964 году.

Бозон Хиггса также называют частицей Бога. Такое название дал частице американский физик Леон Ледерман. Он объяснил, что придумал это название ввиду важности частицы для современной физики, ее принципиального значения для понимания структуры материи и ввиду ее неуловимости.

Ученые считают, что после модернизации БАК сможет обнаруживать чрезвычайно редкие явления и повысит точность измерений самых маленьких частиц. 

Подглядываем за Вселенной

Космический телескоп Джеймса Уэбба

Ракета-носитель с космическим телескопом имени Джеймса Уэбба должна будет стартовать с космодрома во Франции 31 октября 2021 года. 

Ожидается, что новый телескоп благодаря конструкции своих зеркал будет мощнее телескопа Hubble и в конце концов заменит его. 

Зеркало телескопа Джеймса Уэбба состоит из 18 шес­ти­угольных сегментов, имеет диаметр 6,5 м и площадь 25 кв. м, что в шесть раз превосходит размеры зеркала Hubble. Масса зеркала составляет 705 кг.

Основная задача телескопа — исследование космоса с использованием инфракрасной части спектра, благодаря чему он сможет разглядеть более холодные и старые объекты. Сюда входит обнаружение света первых звезд и галактик, сформированных вскоре после Большого взрыва, изучение развития галактик, звезд, планетарных систем и происхождения жизни. Также телескоп может помочь ответить на вопрос, какой была Вселенная после Большого взрыва.

Инфракрасные инструменты телескопа позволят изучить водные миры Солнечной системы — спутника Юпитера Европы и спутника Сатурна Энцелады. Например, инструмент телескопа NIRCam позволит сделать изображения Европы в высоком разрешении, а на Энцеладе будет проведен анализ молекулярного состава гейзеров.

Обсерватория имени Веры Рубин

Наземная обсерватория имени Веры Рубин, которая строится в Чили, увидит первый звездный свет к концу 2021 года. Архитектура оптического телескопа с 8-метровым зеркалом уникальна, так как может обеспечить рекордно широкий обзор неба.

В связи с этим ученые ожидают, что с помощью обсерватории смогут найти признаки неуловимой темной материи и темной энергии. Также появится возможность составить карту малых тел Солнечной системы, в частности околоземных астероидов и объектов пояса Койпера.

Кроме этого, обсерватория сможет обнаруживать вспышки сверхновых звезд и создать карту Млечного Пути.

Марсианская гонка

США

Миссия NASA Mars-2020 Rover Mission в 2021 году должна доставить на поверхность Марса новый марсоход и вертолетный дрон. Они успешно запущены с Земли 30 июля 2020 года. Аппараты должны приземлиться на поверхность Красной планеты в районе кратера Езеро 18 февраля 2021 года. 

Марсоход Perseverance ("Настойчивость"), название которому выбирали школьники, займется астробиологическими исследованиями древней среды, поверхности планеты, геологических процессов и поиском следов жизни. Также в задачу марсохода войдут сбор образцов грунта и возвращение их на Землю.

Основная цель миссии Mars-2020 — поиск признаков того, что Марс мог быть пригодным для жизни в прошлом. Сюда входит исследование планеты на предмет следов древней жизни и воды. 

Компанию новому марсоходу составит первый марсианский вертолет Ingenuity, который представляет собой роботизированный дрон. Он будет выполнять роль "штурмана" для марсохода, планируя маршруты и создавая карты местности. 

Мини-вертолет пока закреплен под днищем марсохода. Каждый из полетов дрона займет не более трех минут, высота полетов составит от 3 м до 10 м, а максимальная дистанция — 600 м.

Также марсоход впервые в истории запишет аудио входа аппарата в атмосферу Марса и приземление. Ученые надеются услышать звуки ветра и других погодных явлений, а также увидеть их на видео.

ОАЭ

Марсианская миссия Объединенных Арабских Эмиратов Emirates Mars Mission (EMM) отправила на Красную планету космический аппарат, который должен достичь цели 9 февраля 2021 года.  

ЕММ — это первая межпланетная миссия арабской страны. Зонд Al-Amal, который достигнет Марса в феврале, не станет спускаться на его поверхность, в отличие от других аппаратов. Вместо этого он будет вращаться вокруг Красной планеты в течение всего марсианского года, или 687 земных дней.

Цель миссии состоит в том, чтобы предоставить исчерпывающую картину динамики погоды в атмосфере планеты Марс. Зонд ОАЭ — часть гораздо более крупной цели: построить человеческое поселение на Марсе в течение следующих 100 лет.

Китай

В июле 2020 года Китай запустил свой первый марсоход Tianwen-1, который должен достичь Марса в феврале 2021 года. Шестиколесный робот запущен на китайской ракете-носителе тяжелого класса "Чанчжэн-5".

Несмотря на то что на орбиту Красной планеты аппарат вый­дет в феврале 2021 года, на саму поверхность марсоход спустится лишь в апреле 2021 года. Ожидается, что Tianwen-1 будет летать над Марсом еще в течение двух-трех месяцев.

Такой маневр позволит инженерам оценить атмосферные условия на Марсе, прежде чем начать опасный спуск. Подобная стратегия приземления уже использовалась NASA в программе "Викинг" в ­1970-х годах.

Посадка запланирована в районе марсианской равнины "Утопия" в северном полушарии Марса, туда же приземлялись американцы. Кстати, китайский марсоход по конструкции очень похож на легендарные американские модели Spirit и Opportunity 2000-х годов. Он весит около 240 кг и питается от складных солнечных батарей.

Марсоход оснащен видеокамерами, манипуляторами и датчиками, которые помогут выяснить состав марсианских горных пород. Но основной целью будет поиск водяного льда на планете.

Совсем недавно Tianwen-1 отправил на Землю свое селфи, сделанное по дороге на Марс. Для того чтобы сделать снимок, Tianwen-1 пришлось в буквальном смысле выбросить крошечную широкоугольную камеру. Улетая, камера снимала каждую секунду, а затем передала снимки обратно на космический аппарат, который отправил их на Землю.