Космос ближе, чем нам кажется

Уже с древности люди наблюдали за звёздами. Небесные светила помогали определить местоположение, что было актуально для странников и моряков; благодаря ранним достижениям астрономии получилось определить количество дней в году, цикличность дня и ночи, длительность времен года. Ранее важность астрономических знаний можно было практически осязать, но с усовершенствованием технологий люди получили возможность изучать не только то, что находится в зрительной видимости, но и то, что находится вдали от Солнечной системы. Для чего изучать устройство Вселенной, и есть ли в этом практическая польза? Об этом – в нашем материале.

Первые наблюдения за звёздами и планетами

Как писал советский и российский астроном Виталий Горбацкий, познание природы (в примитивной форме) началось с образованием первых человеческих сообществ, то есть в раннем каменном веке (палеолите). К сожалению, точных свидетельств о том, что люди могли уже тогда определять направления юг-север и ориентироваться по небесным светилам, не сохранилось, но имеющиеся археологические данные позволяют сделать такое предположение.

Возникновение астрономии было вызвано практическими потребностями –  земледелием, и духовными –  религией. Так как земледелием занималась большая часть населения Древнего Египта, наибольшую роль для них играло Солнце, поэтому согласно мифам бог солнца Ра был самым старшим и могущественным. Восход звезды Сириус совпадал с разливом Нила, что также учитывали египтяне. Именно в Древнем Египте создали солнечный календарь, который положили в основу юлианского календаря. Год по тому календарю состоял из 12 месяцев по 30 дней и 5 дополнительных, сутки делились на 24 ч.

Судя по имеющимся текстам древнего Вавилона, жрецы, которые составляли гороскопы с учётом движения разных планет, пользовались особым почетом. Несмотря на то, что эти знания относятся скорее к астрологии, которая сегодня считается лженаукой, эти наблюдения предшествовали возникновению науки астрономии. Шумеры, жители Южной Месопотамии, территории современного Ирака, как и другие земледельческие народы, применяли лунный календарь, при необходимости они добавляли тринадцатый месяц, так как солнечный год длиннее лунного. Они также дали названия некоторым созвездиям. Например, созвездие скорпиона они называли «Жало и клешня».

Мыслители Древней Греции установили, что Земля имеет форму шара, определили приблизительный радиус нашей планеты. Уровень как астрономических, так и других знаний резко снизился в Средние века в результате падения Римской империи. Значительные успехи астрономов появились в Новое время. Мореплаватели и путешественники XVI в. были первыми европейцами, которые во всей полноте увидели небо южного полушария со всеми его созвездиями. В 1676 г. на острове Святой Елены в Южной Атлантике английский астроном Эдмонд Галлей с использованием телескопа составил первый каталог звезд южного неба. Именно в Новое время в результате социально-экономического и научного развития было доказано, что Земля – не центр Вселенной, а сама Вселенная огромна.

Наиболее точные и обширные исследования космоса проводят в наше, новейшее время. Это стало возможным в результате очередной научно-технической революции. 

Сегодня для изучения звёзд и других далёких от нас объектов мы используем современные обсерватории, вычислительные системы и многие другие новейшие технологии. Они позволяют нам детально изучить Вселенную, её прошлое, настоящее и будущее.

Современные представления об астрономии

Сегодня существует несколько разделов астрономии, они тесно связаны между собой, поэтому их разделение в некоторой мере условно. Они всесторонне изучают небесные объекты, включая их эволюцию, положение, движение, различные характеристики. Так как астрономия – естественная наука, её достижения зависят от знаний и в других областях наук, а она, в свою очередь, влияет на них. Так науки дополняют друг друга, представляя собой сложную систему. Для наиболее полного изучения Вселенной существуют специфические методы исследования. Так, например, методы космохимии, в которой изучают химический состав космических тел, процессы сочетания и миграции атомов при образовании космического вещества, будут отличаться от методов небесной механики и теоретической астрофизики.

В отличие от других естественных наук, в астрономии невозможно поставить активный эксперимент над небесными объектами (за исключением некоторых объектов Солнечной системы), воспроизвести исследуемые явления из-за их масштабов, но вопреки всему, в последние десятилетия XX в. появились благоприятные условия для развития этой науки. Это произошло благодаря накопленным к этому времени знаниям, развитию технологий и пониманию в обществе роли науки в их жизни, даже если научные знания не приносят сиюминутного результата.

Виталий Горбацкий, на которого мы ссылались ранее, в учебном пособии “Лекции по истории астрономии” выделяет несколько ключевых достижений в астрономии к концу XX в. Значительная часть достижений связана с данными, которые были получены благодаря запуску космических аппаратов. Так, например, при наблюдениях со спутника SOHO было обнаружено, что масштабы выбросов из Солнца настолько велики, что, проникая в корону, они охватывают обширные области. Наблюдения со спутника Beppo-SAX при помощи послесвечения вспышек в рентгеновском и оптическом диапазонах подтвердили их связь с далекими галактиками.

Как мы уже писали, астрономия имеет множество разделов, в каждом из них благодаря современным технологиям исследователи получали и продолжают получать обширную информацию. Обо всех исследованиях трудно рассказать и в большом курсе лекций. К примеру, российская обсерватория "Спектр-РГ" в этом году отметила круглую дату: вот уже на протяжении более тысячи дней она изучает Вселенную. «Каталог жестких рентгеновских источников по результатам первого года обзора телескопа ART-XC был опубликован в прошлом году. За первый год работы аппарата мы получили столько информации, сколько другие обсерватории, которые работают в сходном диапазоне, получали за десятилетия исследований», – рассказал ранее порталу “Научная Россия” профессор РАН Александр Лутовинов. Каждый день при помощи этой обсерватории российские ученые регистрируют несколько десятков объектов жесткого рентгеновского излучения в плоскости нашей галактики – это черные дыры, нейтронные звезды, белые карлики, остатки вспышек сверхновых. Результаты работ выводят российские космические исследования на высший мировой уровень.

Освоение космоса как сплав наук

Запуски летательных аппаратов в космос, успех миссий с участием живых организмов, в том числе и человека, стали возможными благодаря слаженной работе физиков, математиков, конструкторов, инженеров-проектировщиков, материаловедов, медиков, биологов и специалистов многих других направлений.

Как рассказывал академик РАН, генеральный директор ВИАМ  Евгений Каблов  в одном из интервью для “Научной России”, около 95% всех материалов, которые использовались при создании советской авиационной, ракетной, космической техники, – это материалы Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ). Маловероятно, что пассажиры самолётов задумываются о том, что летят на машине с газотурбинным двигателем, где температура на несколько сотен градусов выше температуры плавления. А для развития космической отрасли нужны ещё более мощные двигатели, а, следовательно, и бо́льшая жаропрочность материалов.

Космос для человека – чужеродная среда. Сколько времени человек может там провести без вреда для здоровья, с какими трудностями человек может столкнуться, какие медицинские навыки пригодятся космонавту, как защитить человека от радиации, как работают мышцы в условиях невесомости? Ответы на эти и многие другие вопросы невозможны без космической медицины. Согласно приказу министра здравоохранения СССР от 4 ноября 1963 г. в стране появилось головное учреждение по проблемам космической биологии и медицины – Институт медико-биологических проблем Российской академии наук. При участии и под руководством академика РАН Анатолия Григорьева, который с 1988 по 2008 гг. занимал должность директора института, а сегодня – его научного руководителя, разработана система медико-биологического обеспечения длительных  космических полетов. Выполнены программы медико-биологических исследований на ОС «Салют», «Мир» и МКС, позволившие изучить в невесомости  основные функции человека, научно обосновать и внедрить в практику полетов  методы медицинского мониторинга, прогноза, профилактики и коррекции состояния человека, осуществить рекордные по длительности орбитальные космические полеты (до одного года и более). Благодаря вкладу медиков и исследователей этой и других организаций, в том числе зарубежных, многое из медицинской практики в космосе переходит и в нашу повседневную жизнь, например, технологии телемедицины, которые особенно пригодились во время пандемии Covid-19, когда очное посещение врачей нежелательно. Многое привнесли из космоса в авиационную практику и в спорт высших достижений, где человек также подвергается нетипичным для обычной жизни физическим нагрузкам на организм.

С освоением космоса появилось и такое важное направление, как космическая психология. Специалисты изучают широкий спектр психологических феноменов, связанных с нахождением человека в космосе: изменение восприятия человеком схемы тела, времени, особенности сна, жизнь в условиях повышенной опасности, малой изолированной группы и другие аспекты. Психологи проводят отбор кандидатов в космонавты, подготавливают к предстоящему космическому полёту,  помогают сформировать экипаж по психологическим характеристикам, организовать режим труда и отдыха, осуществляют психологическую поддержку на всех этапах полёта, помогая космонавтам справиться с поставленными перед ними задачами.

Космос для тебя

Развитие астрономии имеет большое значение не только для всей науки, но и для всей нашей жизни. Многие устройства, которые мы используем ежедневно, пришли к нам именно благодаря освоению космоса. Самая очевидная польза – навигация и связь. Благодаря спутникам у нас есть точные GPS-навигаторы, интернет и спутниковое телевидение. Энергоэффективные солнечные панели стали применять не только в непосредственной близи к Солнцу, но и на Земле. У нас появились датчики цифровых камер, сканеры безопасности в аэропортах, портативные рентгеновские аппараты, сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ) и многие другие технологии, которые достались нам как "вторичная выгода" от освоения космоса.

Инфракрасный термометр, который стал очень популярен в пандемию Covid-19, первоначально использовали в космических целях для измерения температуры звезд и планет. Огнестойкая ткань для скафандров астронавтов пригодилась для защитной одежды пожарных и военных. Также экипировка астронавтов пригодилась и спортсменам. Для пошива купальников, которые снижают сопротивление, отталкивают воду и почти не имеют веса, и термобелья, которое сохраняет тепло и отводит влагу, также использовали космические технологии. Длительное пребывание космонавтов вдали от мест, где можно раздобыть пищу, потребовало нового метода приготовления с максимальным сохранением питательных свойств. Так придумали сублимированную еду. При такой технологии можно сохранить 98% пищевой ценности и только 20% изначального веса продукта. Сегодня сублимированными делают разные блюда – от еды для спортсменов до привычного для многих жителей постсоветского пространства борща.

Не стоит забывать и о том, что изучение космоса имеет и цель сохранения жизни и здоровья землян. Человек может предсказать приближение астероида и успеть предпринять какие-либо действия. Также астрономы могут предупредить нас, например, о приближающихся солнечных бурях и предсказать следующее большое извержение электромагнитного излучения в атмосфере Солнца  – Солнечную вспышку.  Из космической медицины в повседневную жизнь приходят и знания о том, как предотвратить многие болезни, например, остеопороз: в условиях космических полётов космонавты значительно теряют костную массу. 

Космос ближе, чем нам кажется. Роль астрономии в нашей жизни можно проследить и на таком ярком примере: в современных европейских языках астрологические названия остались в названиях дней недели. Например, суббота по-английски (saturday) – день Сатурна, во Франции понедельник – день Луны  (lundi), в немецком языке воскресенье – день Солнца (sonntag). Помимо всего перечисленного в нашей статье, знания о космосе влияют и на нашу духовную жизнь, помогают удовлетворить природное любопытство. Человек нередко задаётся вопросом: “Одна лишь наша планета обитаема, или есть и другие?” Вдохновляясь космосом, люди пишут стихи, картины, приключенческие романы. Именно взор ввысь часто вдохновляет людей на великие научные свершения, на стремление "дотянуться" до звёзд.

Источники:

1. Горбацкий, В.Г. Лекции по истории астрономии, учебное пособие. – СПб. – Изд. С.- Петерб. ун-та, 2002 г., – 198 с.
2. Институт медико-биологических проблем: полвека на службе науке и человеку в Космосе и на Земле / Отв. ред. А.И. Григорьев,  И.Б. Ушаков. – М.–Воронеж: Издательско-полиграфический центр  «Научная книга», 2013. – 488 с.
3. Обычные вещи, которые появились благодаря полетам в космос. Наука ТВ
4. Стихи о космосе. Культура.РФ
5. Цели астрономии. Справочник от Автор24
6. 10 космических вещей, которые прочно вошли в нашу жизнь. ТК “Звезда”
7. How can astronomy improve life on earth? www.cfa.harvard.edu 
8. How did the Earth form and evolve and where do we come from? What are the conditions necessary to form life-sustaining planets? Are we alone in the Universe? hea-www.harvard.edu
9. Иллюстрации в галерее: фото Олега Артемьева. Источник: Роскосмос