Вода в космосе

Новые наблюдения избранных областей нашей Галактики показали, что содержание воды выше, чем ожидали. Из новых измерений следует, что вода находится на третьем месте по распространённости среди всех молекул и даёт астрономам возможность исследовать содержание элементов в областях, где образуются новые планетарные системы.

С помощью Инфракрасной Космической Обсерватории (European Space Agency) испанские и итальянские астрономы впервые измерили содержание воды в холодных областях нашей Галактики. Особенно интересно то, что в этих областях образуются звёзды типа Солнца, а около некоторых из них могут образоваться планеты. Средняя температура в этих холодных областях минус 263 градуса по Цельсию (всего лишь на 10° выше абсолютного нуля). Эти области называются "спокойными" или "холодными" облаками, так как в них не образуются массивные звёзды, а значит и нет сильного внутреннего источника тепла. Таких облаков в нашей Галактике около миллиона.

Учёные также определили, сколько воды находится в газовой фазе, а сколько - в виде льда. Это важно для изучения процесса образования планетарных систем, так как пары воды и лёд есть в газовых планетах, в планетарных атмосферах и в твёрдых телах типа комет. Результаты раблты будут опубликованы в одном из ближайших выпусков журнала Astrophysical Journal Letters.

При температурах, характерных для холодных облаков, трудно обнаружить пары воды, так как они излучают слишком слабо, стобы быть обнаруженными современными телескопами. С другой стороны, вода в жидкой форме не существует в космосе из-за слишком неподходящих условий по температуре и давлению. Таким образом, до недавнего времени в холодных облаках был обнаружен только лёд. Но астрономы знают, что пары воды также должны быть в холодных облаках, даже если и в малом количестве. Чтобы оценить полное содержание воды в холодных облаках и относительное содержание по сравнению с другими молекулами, необходимы измерения паров воды.

"Можно ожидать, что в холодных областях вода должна быть в виде льда, так как водяные пары конденсируются на холодных пылинках," - объясняет итальянский астроном Andrea Moneti. В тёплых областях, наоборот, звезда нагревает окружающую среду и лёд испаряется с пылинок. Таким образом, правило такое: чем холоднее облако, тем меньше в нём паров воды."

Чтобы исследоать пары воды в холодных облаках, группа учёных применила следующую стратегию. Известно, что если свет от удалённого объекта проходит через пары воды на своём пути к Земле, то пары воды оставят свой "отпечаток" на этом свете, а именно, в спектре пришедшего излучения появятся линии или полосы поглощения. Таким образом учёные и обнаружили пары воды в холодных облаках, что дало возможность определить полное содержание воды (пары + лёд).

Оказалось, что в холодных облаках так же много воды (пары + лёд), как и в областях активного звездообразования. А самый главный результат заключается в том, что после молекулярного водорода и окиси углерода, вода - самая распространённая молекула. Например, в одном из холодных облаков с массой в тысячу масс Солнца, количество воды (пары + лёд) эквивалентно сотне масс Юпитера.

Учёные также нашли, что в холодных облаках 99 процентов воды представляет собой лёд, сконденсировавшийся на холодных пылинках, и только 1 процент - в газовой форме. Эти результаты помогут понять роль воды в образовании планет и комет.

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 в Космосе — Что нам это дает?

Вода в космосе существенно повышает шансы переноса жизни с планеты на планету. Вода в открытом космосе может существовать в состояниях, трудно представимых - в частности, высказываются предположения о том, что поверхность Нептуна может представлять собой водяной океан в особой суперионной форме. Вода в нанотрубках не замерзает даже при температуре, близкой к абсолютному нулю.

Вода - самое распространенное во Вселенной молекулярное вещество, после водорода. Вода играет важнейшую роль в процессе возникновения биологических форм жизни и в формировании звезд. является необходимым условием развития живых организмов, поэтому открытие воды в космосе, поиск воды в недрах и на поверхности Луны, Марса и других планет, является ключевым моментом в исследованиях. Согласно обычным представлениям, представляет собой однородную среду, не способную формировать какие-либо долговременные структуры. Известно, правда, что между молекулами воды в жидком виде устанавливаются водородные связи, однако считалось, что они предельно эфемерны и существуют лишь на протяжении кратких мгновений - 10-14 секунды. Тем не менее, углубленное исследование свойств химически чистой воды привело к обескураживающим результатам.
Так, российские ученые не только экспериментально показали возможность ментального воздействия на воду, меняющего ее параметры, но и продемонстрировали возможность «считывания» записанной в воде информации.

Вода в космосе — это возможность путешествий во Вселенной

Поэтому наличие источников воды на Луне очень важно для жизнедеятельности человека. Это возможность получать кислород и питьевую воду для обитаемых баз прямо на Луне, а не привозить их с Земли. Это возможность разведения морских водорослей и рыбы. Это получение ракетного топлива (жидкий кислород и водород) с помощью электролиза.
Более того, если мы точно знаем, что в этой области Луны есть источник воды, тогда лунную экспедицию можно отправлять в один конец. Устанавливаем солнечные фермы. От перепадов температуры прячемся под слой реголита. На глубине 1 м температура стабильная. Имея воду и электричество — можно быстро наладить получение кислорода и питания.

Россия имеет преимущество перед другими странами в космических двигательных установках, которые работают на сжиженных кислороде и водороде. «Буран» способен выносить на орбиту 100 т полезного груза. Американские ракетоносители работают на порохе и отстают по мощности. Наладка подобных двигательных установок потребует примерно 10-15 лет работы всей экономики державы.

Вода в космосе это возможность быстрой наладки получения ракетного топлива для космических челноков, возвращающихся на Землю. Используя низкую температуру (ночное время суток длительностью примерно 14 дней), технология сжижения водорода и кислорода намного упрощается по сравнению с синтезом на Земле.
Лунная поверхность имеет один важнейший физический элемент. Гелий-3 — редкая субстанция, стоимостью 4 млрд. долларов за тонну, а на Луне его – миллионы тонн (из исследований лунных пород). Материал используется в атомной и ядерной промышленности для зажигания термоядерной реакции. Астронавты, которые оказались на спутнике, могут начать сбор материала и его подготовку для отправки на Землю.
The deposit of water ice on the Moon. Lunar Apennines. Продажа права на предполагаемое месторождение льда (воды) на Луне. После исследований LRO НАСА (2009 г.) данное предположение подтвердилось и ценность многократно возросла. В продажу права включена передача авторства, вплоть до изменения названия месторождения.

Для астронавтов, вода в космосе , впрочем, как и на Земле, является важнейшим ресурсом.

Все мы хорошо знаем, что без воды человек может прожить совсем не долго.

Так например:

• При температуре 16°С / 23°С, не более десяти дней;
• При 26°С, максимум девять дней;
• При 29°С, до семи дней;
• При 36°С, до трех дней.

Но вернемся к нашим астронавтам.

Норма воды на одного космонавта

Если с едой на орбите в общем ситуация понятна – ученые изобретают все новые и новые концентраты, которые при относительно малых объемах и малом весе обладают высокой калорийностью, то с водой ситуация сложней. Вода тяжелая , ее не ужать и не высушить, поэтому на нее уходит относительно много «полезной нагрузки» корабля, а это весьма важный фактор для космических путешествий.

По «российским космическим нормам» на одного космонавта в сутки требуется ориентировочно по 500/600 грамм еды (что составляет ~ 2500/2700 килокалорий) и 2,2 литра воды. Мы видим, что суточная норма воды гораздо тяжелее и больше в объеме чем порция еды. У американцев нормы еще более «щедрые» и выделяют астронавту ориентировочно 3,6 литра.

Технологий, позволяющих эффективно добывать чистую воду в открытом космосе:) или синтезировать ее на орбите пока нет, поэтому главную ее часть приходится доставлять с Земли специальными грузовыми космическими кораблями. Все это определяет режим жесткой экономии воды.

Как используется вода на космической орбите

Вода в космосе нужна не только для питья, но и для других целей:

• для «активации» сухих продуктов питания;
• для гигиенических целей;
• для успешного функционирования других систем космических кораблей;

Вода в космосе — режим экономии

С целью рационального использования воды на космической орбите, разработаны специальные правила ее экономии. В космосе не стирают одежду, а используют свежие комплекты. Гигиенические потребности удовлетворяют специальными влажными салфетками.

Из 8000 литров пресной воды в год, требуемых для обеспечения жизнедеятельности на космической станции, 80% из них могут быть воспроизведены непосредственно на самой станции из отходов жизнедеятельности человека и других систем космической станции.

Так, например, американские ученые создали во многом уникальную систему очистки мочи. Как утверждают разработчики этой системы, моча и конденсат, очищенные с помощью их аппарата практически ничем не отличается от стандартной бутилированной воды. Эти системы очистки воды способны перерабатывать до 6000 литров в год.

Источники воспроизводства воды на орбитальных станциях:

• конденсат;
• моча астронавтов;
• отходы работы кислородно-водородных топливных элементов — для технических нужд.

Будем надеяться, что на Земле чистая и вкусная вода будет нам всегда доступна и человечеству в глобальном смысле никогда не придётся использовать вышеописанные методы и технологии для ее получения и экономии.

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.