8 цікавих фактів про ближньому космосі

Нещодавно, вперше з 1976 року, на поверхню Місяця успішно висадився місяцехід "Юйту". Освоєння людиною космосу йде безупинно, але навіть в найближчому космосі свої, незвичні і до сих пір до кінця не пояснені наукою, закони

Вогненна куля
На Землі полум'я має витягнуту форму завдяки силі тяжіння. Молекули газів, які входять до складу повітря, притягуються до планети точно так же, як і інші об'єкти, що мають масу. Тому чим ближче до поверхні, тим більше молекул накопичується на одному і тому ж просторі.

Вогонь нагріває навколишнє повітря, тобто змушує молекули рухатися швидше. Прискорити гази розбігаються в різні боки від полум'я і стикаються з більш повільними, тобто холодними, молекулами. У нижній частині вогника їх більше, і спринтери, врізаючись в неспішних товаришів, як в стіну, вискакують наверх, де щільність газу менше. На місце, що звільнилося приходять повільні молекули, в тому числі кисень, завдяки якому вогонь продовжує горіти.

Таке переміщення газів називають конвекцією, і в невагомості вона неможлива, тому що щільність газів однакова у всьому об'ємі (наприклад, МКС). Тому вогонь на космічній станції (на щастя) горить дуже погано. Полум'я не витягнуто, а виглядає як куля. Більш того, вогонь швидко гасне, тому що молекули кисню не встигають вчасно добиратися до нього, а продукти горіння, навпаки, йдуть дуже повільно.
У відкритому космосі свічка або сірники не будуть горіти зовсім, так як в міжзоряному просторі майже немає кисню (слово "майже" означає, що окремі молекули там все ж зустрічаються, але від однієї до іншої можуть бути не один мільйон кілометрів).

киплячий міхур
Вчені приблизно розуміли, що буде відбуватися на орбіті з полум'ям ще до того, як космонавти провели реальні експерименти в невагомості. А от щодо поведінки рідин у них такої впевненості не було - це взагалі один з найскладніших розділів фізики з рівняннями, які часто не влазять на журнальну сторінку. З'ясувати, що станеться на орбіті з вмістом закипаючого чайника, вирішили дослідники з університету Мічігану. Вони придумали безліч експериментів, які екіпажі п'яти місій космічних шатлів виконували з 1992 по 1996 рік. Замість води астронавти використовували холодоагент на основі фреону, який кипить при низьких температурах, - наука наукою, а лікувати опіки на орбіті куди складніше, ніж на Землі.

Виявилося, що в невагомості кипляча рідина перетворюється в один гігантський міхур, який росте, вбираючи в себе випадково утворюються бульбашки поменше. Фізики до кінця не впевнені, чому орбітальний окріп виглядає саме так, але вважають, що причина все в тому ж відсутності конвекції і "відключення" сили Архімеда. В описує її формулою присутній вага, а в невагомості він дорівнює нулю.

шкідливий шампанське
Без сили Архімеда можна не тільки прийняти ванну (за легендою, вчений відкрив названий його ім'ям принцип якраз під час водних процедур), а й насолодитися кока-колою або пивом. Газовані напої мають характерний присмак завдяки вуглекислого газу, який виходить з рідини у вигляді бульбашок. В невагомості CO² не виштовхувала з напоїв і залишається розчиненим у них, навіть потрапивши в шлунки космонавтів. Відригнути вуглекислий газ або якось ще позбутися його неможливо, тому пиво, а тим більше шампанське на орбіті доставляє одні неприємності Втім, комерсанти думають про космонавтів: австралійська пивоварня 4-Pines спільно з дослідницькою компанією Saber Astronautics розробила пиво зі зниженим вмістом CO² . Компенсувати нестачу "чарівних бульбашок" повинен більш насичений смак.

нескінченний кристал
Без конвекції в невагомості не горить вогонь, а космонавтам доводиться за допомогою вентиляторів ганяти повітря по станції, інакше навіть виступив на лобі піт не випаровується. Але є один процес, з яким відсутність конвекції йде на користь, - це зростання кристалів.
Красиві багатогранники утворюються з розчину того чи іншого речовини, коли атоми або молекули з рідини приєднуються до наявного зачатки кристала. Втратила частини речовини рідина стає менш щільною, і на Землі вона виштовхується нагору, тобто відбувається конвекція. Постійний рух рідини не дає кристалу як слід розростися. В невагомості конвекції немає, тому куби і тетраедри (наприклад, мінералу цеоліту) виростають до дуже значних розмірів.

пропадає кальцій
Одухотворені створення побудовані з тих же молекул і атомів, що і нежива матерія, тому аномальне (на погляд землянина) зміна законів фізики діє і на них. Плюс складні біохімічні і фізіологічні системи живих істот теж реагують на невагомість.

Наприклад, під час перших тривалих космічних польотів з'ясувалося, що в невагомості з кісток дуже інтенсивно вимивається кальцій. За місяць на орбіті космонавти втрачають як мінімум 1,5% кісткової маси. Причини цього невідворотного процесу до кінця не зрозумілі. Вчені припускають, що справа, хоча б частково, може бути в тому, що механізми, що відповідають за підтримання кісток в нормальному стані, орієнтуються на зовнішні стимули, в тому числі постійне земне тяжіння. Коли воно зникає, системи, які мільйони років складалися з урахуванням гравітації планети, дають збій.

Не менш згубно невагомість позначається на м'язах. На Землі мускулатура працює навіть тоді, коли ми дивимося телевізор або спимо. У космосі м'язи практично вимикаються і дуже швидко "всихають". Коли 10 грудня 1982 року Анатолій Березовій і Валентин Лебедєв повернулися з орбіти після рекордно тривалої на той момент місії - більше 211 діб, - їх довелося виносити з корабля "Союз Т-7". У космонавтів атрофувалися м'язи, і тільки після інтенсивного курсу реабілітації вони змогли нормально ходити.

заразні бактерії
Деякі істоти в невагомості перетворюються на монстрів. У 2006 році екіпаж шаттла "Атлантіс" взяв на орбіту бактерій Salmonella typhimurium, головних винуватців отруєнь у людини і тварин. Небезпечні створення були запаковані в спеціальні контейнери, від астронавтів потрібно всього лише опустити поршень, щоб сальмонели потрапили в ємність з живильним бульйоном. Паралельно той же експеримент проводили фахівці на Землі. Перед поверненням космічні мікроби були зафіксовані спеціальним складом так, щоб їх зовнішній вигляд і ДНК залишилися такими ж, якими вони були в космосі.

Вивчивши привезених астронавтами сальмонел, дослідники з'ясували, що, в порівнянні з земними бактеріями, у них стали інакше працювати 167 генів і змінилася інтенсивність синтезу 73 білків. Ці адаптації були відповіддю на стрес від невагомості і значно підвищили заразність S. typhimurium. Потрапивши в космос, мікроорганізми активізували гени, які відповідають за формування біоплівок - об'єднань бактерій, всередину яких не можуть пробитися ні імунні клітини, ні антибіотики. Тому в тривалих місіях, наприклад на Марс, людям варто побоюватися не тільки радіації або інопланетян, але і "рідних" бактерій.

квітуча троянда
Рослини особливо дивуються без гравітації, адже їх коріння, стебла і гілки "дізнаються", куди рости, орієнтуючись на тяжіння Землі, - це явище називають геотропізм. Але у флори є один трюк, завдяки якому космонавти вже давно розбили на орбіті грядки: рослини можуть визначати напрямки вгору-вниз ще і по джерелу світла. Вони приймають лампочку за сонце і тягнуться до неї, компенсуючи відсутність сили тяжіння. І тим не менше невагомість позначається на рослинній фізіології.

У 1998 році астронавт шаттла "Діскавері" Джон Гленн посадив на орбіті троянду сорти Overnight Sensation ( "нічний почуття"), щоб вивчити, як вона буде пахнути за межами Землі. Виявилося, що в невагомості квітка виділяє зовсім інший аромат. І хоча в космосі троянда пахла слабкіше, основних компонентів, відповідальних за характерний аромат - фенілетилового спирту, цитронелол, гераниола і метілгераніата, - виділялося більше. Пізніше японська компанія Shiseido відтворила парфумерну композицію зростаючої на орбіті троянди в ароматі Zen.