Электрон (космический аппарат)

«Электро́н» — серия из четырёх советских искусственных спутников Земли, запущенных в 1964 году.

Цель серии — исследование радиационных поясов Земли и связанных с ними физических явлений. Программа предусматривала исследование частиц радиационных поясов малых и больших энергий, магнитного поля, космических лучей, коротковолнового излучения Солнца, микрометеоритов. Полёты были приурочены к Международному году спокойного Солнца.

Спутники выводились по два одной ракетой-носителем типа Р-7, при этом один из спутников отделялся ещё на активном участке полёта (он размещался в трубе, расположенной перпендикулярно продольной оси ракеты, и «выстреливался» с помощью порохового двигателя), чтобы обеспечить выход спутников на разные орбиты и, таким образом, обеспечить одновременное наблюдение в двух разных точках. Орбиты были высокоэллиптическими, так что спутники могли исследовать радиационные пояса на всём их протяжении.

«Электрон-1» и «Электрон-2» были запущены 30 января 1964 года. Параметры орбит: наклонение 61°; для «Э-1» перигей 425 км, апогей 6000 км; для «Э-2» перигей 460 км, апогей 60 000 км. «Э-1» проработал два месяца до 27 марта 1964 года (485 витков), а «Э-2» пять месяцев до 30 июля 1964 года (164 витка). Отказы спутников связаны с нехваткой электропитания из-за деградации солнечных батарей.

«Электрон-3» и «Электрон-4» были запущены 11 июля 1964 года. Программа полёта и параметры орбит были аналогичны «Э-1» и «Э-2». Конструкции аппаратов были усовершенствованы для экономии электропитания и увеличения ресурса солнечных батарей. «Э-3» работал шесть месяцев до 13 января 1965 года (1594 витка), «Э-4» более восьми месяцев до 23 мая 1965 года (281 виток).

На основании полученных данных НИИ ядерной физики МГУ составил «Модель космического пространства», позволяющую оценивать радиационную опасность при полётах космических аппаратов и разрабатывать меры радиационной защиты.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

Для частот, практически применяемых в локационной технике, необходимая электронная концентрация должна быть порядка 1010 – 1012 электронов в кубическом сантиметре. Но с возрастанием концентрации свободных электронов почти по квадратичному закону возрастает и скорость процессов рекомбинации. Поэтому каналы грозового разряда и становятся столь быстро ненаблюдаемыми в радиолокаторах. Установленная длительность радарной видимости для молнии значительно короче одной секунды.

Феликс Зигель, Вторжение инопланетян. Битва за Землю продолжается, 2012

Значительное количество сведений о природе межзвездного газа было получено за последние три десятилетия благодаря весьма эффективному применению радиоастрономических методов. Особенно плодотворными были исследования межзвездного газа на волне 21 см. Что это за волна? Еще в 1940-х годах теоретически было, предсказано, что нейтральные атомы водорода в условиях межзвездного пространства должны излучать спектральную линию с длиной волны 21 см. Дело в том, что основное, самое «глубокое» квантовое состояние атома водорода состоит из двух очень близких уровней. Эти уровни различаются ориентациями магнитных моментов ядра атома водорода (протона) и вращающегося вокруг него электрона. Если моменты ориентированы параллельно, получается один уровень, если антипараллельно – другой. Энергия одного из этих уровней несколько больше другого (на величину, равную удвоенному значению энергии взаимодействия магнитных моментов электрона и протона). Согласно законам квантовой физики, время от времени должны самопроизвольно происходить переходы с уровня большей энергии на уровень меньшей энергии. При этом будет излучаться квант с частотой, пропорциональной разности энергий уровней. Так как последняя в нашем случае очень мала, то и частота излучения будет низкой. Соответствующая длина волны будет равна 21 см.

Иосиф Шкловский, Вселенная, жизнь, разум, 2006

В наши дни специалисты, похоже, возлагают основные надежды на иные системы. Скажем, в новосибирском Академгородке недавно начал работать самый мощный в мире лазер на свободных электронах. Излучение на выходе может достигать 100 кВт, сообщил один из разработчиков, доктор химических наук Александр Петров, что как минимум в 10 000 раз больше, чем у известных аналогов. Размеры установки вполне соответствуют масштабу проекта: она занимает весь двухэтажный корпус нового Сибирского центра, расположенного в Академгородке.

Станислав Зигуненко, 100 великих рекордов военной техники, 2008

Из сказанного можно сделать вывод, что для существования Вселенной, галактики и обитаемой планеты необходимы уникальные условия. Регулярные научные наблюдения позволили открыть 26 параметров, которые должны иметь строго определенные значения для существования Вселенной и жизни в ней. Это: постоянная сильного и слабого ядерного взаимодействия, постоянная гравитационного взаимодействия, постоянная электромагнитного взаимодействия; отношение массы нейтрона к массе протона, протона к массе электрона, отношение количества протонов к количеству электронов и ряд других параметров. Они должны иметь строго постоянные значения!

Виктор де Касто, Pro темную материю, 2016

Особый интерес представляют корональные дыры и корональные выбросы. Корональные дыры – это области открытых силовых линий магнитного поля, плазма из которых истекает наружу. Температура в корональной дыре падает ниже миллиона градусов, поэтому (а также из-за понижения плотности) в ультрафиолетовых и рентгеновских лучах такая область короны выглядит более темной (существенно, что корональные дыры часто видны как темные области именно в проекции на солнечный диск). Также корональные дыры хорошо заметны при наблюдениях в некоторых спектральных линиях, формирующихся в короне. Можно сказать, что в периоды низкой солнечной активности обе приполярные области являются гигантскими корональными дырами. В годы высокой активности, когда корона обладает большей сферической симметрией, дыры могут возникать на любых широтах. Истекая из корональных дыр, электроны и ионы формируют быструю компоненту солнечного ветра.

Сергей Попов, Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной, 2018

В распространении радиоволн всех диапазонов (за исключением очень коротких, длиной λ < 10 м) важную роль играет ионосфера. Это верхние сильно разряженные слои атмосферы, находящиеся на высоте свыше 100 км над поверхностью Земли и в значительной степени ионизированные под действием солнечного и космического излучения. Особенности распространения радиоволн в ионосфере практически полностью определяются концентрацией в ней свободных электронов, подвижность которых на несколько порядков выше подвижности ионов Концентрация электронов в ионосфере зависит не только от высоты над поверхностью Земли, но также от времени года, времени суток, солнечной активности; кроме того, она подвержена быстрым изменениям случайного характера.

Аурика Луковкина, Радиотехника. Шпаргалка, 2009

Решением вопроса хранения позитронов занимается компания Positronics Research LLC, ею руководит бывший профессор Пенсильванского университета Джеральд Смит, к которому мы вернемся в конце книги. Кроме ловушек Пеннинга ученые предложили использовать для хранения позитронов и квазистабильные образования – позитронии. Позитроний представляет собой систему из вращающихся друг вокруг друга позитрона и электрона, которые удерживаются от столкновения электромагнитными полями. После этого открытия фирма получила от военного ведомства США 3,7 миллиона долларов на дальнейшие исследования.

Виктор де Касто, PRO Антиматерию, 2015

Кроме количества, размеров, местоположения и прочих характеристик солнечных пятен, существует немало методов определения солнечной активности. Например, один из самых эффективных «непрямых» методов: интенсивность солнечного ветра определяется по количественному содержанию в атмосфере нашей планеты радиоактивного изотопа углерода-14. который образуется именно в результате воздействия на атмосферу заряженных протонов и электронов, из которых состоит солнечный ветер. Метод считается довольно действенным – по результатам исследований, большое количество пятен на фотосфере Солнца вполне соответствует высокой концентрации радиоактивного изотопа углерода-14 в атмосфере Земли. Однако едва ли возможно эффективно использовать данный метод для прогнозирования «солнечной погоды» – он работает только постфактум.

Вадим Панин, 2012 год. Версии и факты, 2010

Затем в мгновение ока появилось не просто нечто, а все, чему предстояло существовать, и все сразу. В этот момент объем Вселенной был меньше ядра атома. Сверхплотный космос появился в виде чистой однородной энергии, и никакие частицы не нарушали его абсолютное единообразие. Вселенная начала стремительно расширяться, однако не во внешнее пространство (у нашей Вселенной не существует внешнего пространства). Ее объем, все еще состоящий из раскаленной энергии, ширился и увеличивался. По мере расширения Вселенная-энергия остывала. Первые субатомные частицы появились в считаные доли секунды после Большого взрыва – это были электроны и кварки, невидимая субстанция всех твердых, жидких и газообразных элементов, составивших наш мир и порожденных чистой энергией. Вскоре после этого, в течение все тех же долей космической секунды, кварки объединились в пары и триплеты, формируя более крупные частицы, включая протоны и нейтроны, входящие в ядро атома. Все эти структуры оставались предельно раскаленными около полумиллиона лет, пока продолжающееся расширение Вселенной не остудило космос до нескольких тысяч градусов – достаточно низкая температура, чтобы прицепить электроны к ядрам и сформировать таким образом первые атомы. В числе этих атомов подавляющее большинство составлял водород (более 90 % всех атомов), входил небольшой процент гелия и вкрапления лития. Из смеси этих элементов образовались первые звезды.

Роберт Хейзен, История Земли. От звездной пыли – к живой планете. Первые 4 500 000 000 лет, 2012

Однако во Вселенной существуют объекты с огромной массой, сосредоточенной в очень небольшом объеме. Это нейтронные звезды, возникающие в результате гравитационного сжатия остывающих звезд. Все их вещество состоит, в отличие от обычных тел, не из атомов, а из свободных элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Искривление пространства вблизи таких звезд приобретает значительные масштабы. Если же масса нейтронной звезды превышает массу Солнца примерно в два с половиной раза, то она сжимается до таких пределов, что искривление пространства достигает максимальной степени, и оно образует замкнутый круг. Свет, излучаемый самой звездой или попавший в это пространство извне, не способен вырваться за его пределы. Образно говоря, эти звезды похожи на дырки в окружающем их пространстве, в которые все проваливается и ничего не выходит наружу. Отсюда и название этих небесных тел – черные дыры. Плотность вещества внутри черных дыр принимает совершенно недоступные человеческому воображению значения. Достаточно сказать, что нашему Солнцу для превращения в черную дыру нужно уменьшиться до 6 километров в диаметре (диаметр Солнца 1 892 000 километров).

Е. В. Ситникова, Кто есть кто в мире звезд и планет, 2009

Транс-космическое путешествие каждого фотона начинается в той точке, где он налетел на последний электрон, очутившийся у него на пути, – в «точке последнего рассеяния». По мере того как фотоны беспрепятственно разбегаются в разные стороны, они создают расширяющуюся «поверхность» последнего рассеяния – глубиной примерно 120 000 лет. Это та самая поверхность, на которой родились все атомы во Вселенной: электрон присоединяется к атомному ядру, и крошечный выброс энергии в виде фотона улетает прочь в бурную алую даль.

Н. Д. Тайсон, Астрофизика с космической скоростью, или Великие тайны Вселенной для тех, кому некогда, 2017

Превзойти же геологические силы жизнь смогла, обретя иной источник энергии. Все тектонические процессы – движение плит, горообразование и др. – идут благодаря тепловому потоку, поступающему из недр Земли (радиоактивный распад и остаточное аккреционное тепло, выделившееся при столкновении планетезималей и протопланет). Этот поток оценивается в 8,7 × 10–5 Вт/м2, но тектоника успевает захватить не более десятой доли энергии (~1 × 10–5 Вт/м2). Остальное рассеивается в космосе. Жизненные силы через различные формы фотосинтеза подпитываются напрямую от энергии Солнца – 340 Вт/м2. Причем за время эволюции КПД организмов возрос: от анаэробного фотосинтеза, зависимого от различных соединений, как доноров электронов, живые существа перешли на кислородный его вариант. В этом случае используется неисчерпаемый океан электронов – вода. Быстрое истощение некоторых элементов (железо, азот, фосфор), необходимых для функционирования организмов, должно было бы ограничить дальнейший рост КПД, но благодаря ускорению круговорота этих элементов (за счет совершенствования трофической пирамиды и появления новых организмов – деструкторов отмершего органического вещества) и эта проблема была решена. На сегодняшний день биосфера потребляет в год 26,8 × 10–5 Вт/м2 только солнечной энергии. Это всего 0,07 % от энергии Солнца, поскольку 30 % рассеивается атмосферой и поверхностью Земли, а еще 69,93 % уходит на нагрев планеты и теряется в виде длинноволнового излучения.

Андрей Журавлев, Сотворение Земли. Как живые организмы создали наш мир, 2018

Если же окажется, что скорость света изменить не в наших силах, мы можем пойти другим путем, используя пространственно-временные тоннели (wormholes – «кротовые норы»). Это некие искривления во Вселенной, имеющие больше трех видимых измерений, которые можно использовать как короткий путь к отдаленным территориям. В 1935 г. Эйнштейн и физик Натан Розен предположили, что электроны и другие частицы можно описать как крохотные тоннели пространства-времени. Двадцать лет спустя физик Джон Уиллер впервые употребил термин wormhole. Он проанализировал пространственно-временные тоннели и показал, что их существование целиком и полностью соответствует теории общей относительности, которая гласит, что пространство, главным образом, искривлено в других измерениях.

Джон Брокман, Во что мы верим, но не можем доказать: Интеллектуалы XXI века о современной науке, 2006

Первую половину XX в. физики всего мира тщательно изучали строение атома и его ядра. Многих поражало, что, несмотря на свою малость, одна капля воды состоит примерно из 6000 миллиардов миллиардов (6 000 000 000 000 000 000 000) атомов водорода и кислорода. А каждый атом имеет строение, в некоторой степени сходное со строением нашей Солнечной системы. Вокруг ядра-«солнца» вращаются крохотные «планеты» – электроны.

А. Ю. Низовский, Величайшие рукотворные чудеса, 2006

Основным конструкционным материалом этого истребителя был алюминиево-магниевый сплав альмаг. Топливные баки изготавливались из еще более легкого сплава – «электрон». Все элементы конструкции фюзеляжа, выполненного в виде монокока, соединялись, как и прежде, точечной и роликовой сваркой. Все это позволяло (по расчетам) уложиться в полетный вес не более 1500 кг.

Н. В. Якубович, Великий Бартини. «Воланд» советской авиации, 2013

Из черной дыры не может улететь никакая частица: ни электрон, ни протон, ни даже частицы света – фотоны, движущиеся с огромной скоростью. А раз свет из них не выходит, мы воспринимаем их как массивные, но невидимые тела. Все, что падает на черную дыру, там и остается, а вернуться ничего не может.

И. С. Прокопенко, Битва цивилизаций. Что грозит человечеству?, 2013