Що таке stardust

Q.  Що таке stardust?

A. stardust - науковий космічний проект, учасники якого допоможуть вченим виявити частинки далеких зірок. Ці частинки були  отримані за допомогою апарата Stardust, який був оснащений спеціальними колекторними  пластинами, виготовленими з аерогелю. Пластини з аерогелю та частинки, що містяться в них, були повернуті на Землю у спеціальній капсулі 15 січня 2006 року. Мета stardust -знайти частинки в аерогелевих пластинах. Проект розпочався в березні 2006 року.

Q. Що шукає stardust?

A. stardust шукає міжзоряний пил  - частинки від віддалених зірок, подібні до тих, які у даний момент переміщуються в космосі. Вони надзвичайно маленькі: найбільша з них всього декілька мікрон у діаметрі. Саме тому їх дуже складно виявити. Протягом 7 років літальний апарат Stardust знаходився за орбітою Марса, і виявив, що постійний потік таких частинок весь час рухається через нашу сонячну систему, так як і Сонячна система рухається у галактиці Чумацький шлях.

Q. Скільки частинок далеких зірок було доставлено на Землю?

A. Дуже мало. Їхня кількість становить від 40 до 100 одиниць. Ми не будемо знати точну кількість, доки їх не виявимо.Для порівняння: вчені підрахували, що Stardust захопив біля мільйона частинок пилу тільки з комети Wild 2.

Q. Як працює stardust?

A. Використовуючи автоматичний оптичний мікроскоп вчені stardust створюють цифровий "кінофільм" кожної секції аерогелевих пластин. Всього знадобиться близько 1.6 мільйонів фільмів, для того, щоб покрити всю площу аерогелевих пластин (1,000 кв.см)! Фільми будуть завантажені у  базу даних у Космічній Науковій Лабораторії ,що знаходиться в Університеті Каліфорнії, Берклі, та будуть представлені у цифровому вигляді учасникам stardust по всьому світу. Використовуючи "Віртуальний мікроскоп", кожний волонтер просканує один фільм, намагаючись знайти частинки міжзоряного пилу. Потім результати повертаються до штаб-квартири у Берклі, після чого волонтеру буде дозволено переглянути новий “фільм”. Кожний фільм буде про сканований щонайменше чотирма учасниками проекту, причому незалежно один від одного. Якщо більшість результатів будуть вказувати на присутність частинок, то даний фільм буде детально вивчений та те місце аерогелевих пластин, з якого був знятий фільм, буде детально перевірене.

 Q. Що таке "аерогелевий фільм"?

A. “Аерогелевий фільм" являє собою серію з 40 світлин, знятих за одну хвилину, у якій кожен знімок сфокусований в одному місці аерогелевого колектора (пластини), але на різній глибині аерогелю. Фокусні точки розміщуються від 20 мікрон вище поверхні аерогелю до 100 мікрон вгиб аерогелю. Ефект "кінофільму" створений шляхом безперервного переміщення між фокусними точками. Це схоже на рух вглиб аерогелю та з нього.

 
Аерогелевий колектор зразків частинок міжзоряного пилу апарата Stardust

Q. Що таке "Віртуальний мікроскоп"?

A. Віртуальний мікроскоп - web клієнт, який надає можливість учасникам stardust просканувати фільми та знайти сліди міжзоряних  частинок пилу. За допомогою віртуального мікроскопу учасник зможе  сканувати фільм неперервно, плавно переміщуючись між різними фокусними рівнями.

Q. Чому міжзоряні частинки пилу так складно виявити?

A. Міжзоряні частинки пилу дуже маленькі, найбільші з них досягають лише декількох мікрон у діаметрі. Тому за плити, які вкривають колектор, частинки проникли лише на незначну глибину аерогелю, який в свою чергу за 7 років перебування в космосі був дуже пошкоджений. Отже, зразків міжзоряного пилу дуже мало, і вони заховані між пошкоджень (тріщин) аерогелю. Знайти частинки буде нелегко.

Q. Чи працюватиме Віртуальний мікроскоп на Mac чи Linux?

A. Так. Віртуальний мікроскоп - це web програма, яку не потрібно завантажувати на Ваш комп’ютер, все, що необхідно – це зайти на  веб-сторінку Віртуального мікроскопу. Тому для того, щоб використовувати "Віртуальний мікроскоп", Вам необхідний лише браузер, на якій він платформі значення не має.

Q. Як мені підготуватись до участі в проекті  stardust?

A. До того, як Ви завантажите свій перший фільм, Ви повинні завершити коротку учбову сесію, яка покаже Вам, як необхідно ідентифікувати сліди міжзоряних частинок пилу. Після цього Ви повинні пройти короткий тест, для того щоб запевнити нас, що Ви дійсно можете визначити сліди частинок. Весь процес займе близько 20 хвилин, після якого Ви зможете почати обробку справжніх фільмів.

 Q. Як я зможу визначити справжні сліди міжзоряних космічних частинок?

A. При потраплянні міжзоряного космічного пилу в аерогель залишається поглиблення, яке має форму моркви, у кінці якої знаходиться сама частинка. Зразок, що переглядається  за допомогою віртуального мікроскопу може бути виявлений завдяки тому, що круглу частину тунелю (поглиблення) видно неперервно від поверхні аерогеля до низу на значну глибину. Тріщини та пошкодження аерогелю можна відрізнити від слідів міжзоряних частинок таким чином: тріщини та пошкодження видно лише на певній глибині, при зміні фокусу вони зникають.

Q. Як взяти участь у проекті?

A. Попередня регістрація тут:  пізніше Вас поінформують про початок проекту.

Q. Як я дізнаюсь, чи знайшов я частинку?

A. Точно Ви не будете знати, навіть якщо ви впевнені, що знайшли її. Виявлення частинки повинно бути підтверджено вченими, безпосередньо вивчаючими аерогель. Проте Ви зможете відслідковувати цей процес на спеціальній веб-сторінці, до якої матимете доступ лише Ви. Ця сторінка буде оновлюватись автоматично та надаватиме Вам інформацію про  кількість фільмів, яку ви обробили, незалежно від того, чи були виявлені сліди, які можуть бути ознаками реальної частинки.

Q. Чому комп’ютерна програма не може виявити частинки?

A. Для того, щоб комп’ютерна програма змогла виявляти зразки, їй необхідно  “навчитись”, тобто необхідні реально існуючі приклади пошуку частинок. Так як раніше  комічний пил не був захоплений за допомогою аерогелю, то не існує практичних  прикладів, на основі яких можна було б створити розпізнавальну комп’ютерну програму.  Тому жодна комп’ютерна програма не може розпізнати зразок сліду від космічного пилу.  Тоді як людина, після невеличкого навчання, в повній мірі зможе впоратись з даною задачею.

Q. Яким чином були зібрані зразки космічного пилу?

A. Літальний апарат Stardust був оснащений аерогелевих колектором (у вигляді пластин) розміром з тенісну ракетку. За два різні періоди протягом 7-річної подорожі в космосі – з лютого по травень 2000 року та з серпня по грудень  2002 року – літальний апарат пройшов крізь потік частинок міжзоряного пилу, який проходив крізь нашу сонячну систему. Протягом цих періодів колектор Stardust`a наповнився настільки, що аерогель був у не найкращому стані, коли пройшов крізь два нових потоки частинок . Космічний пил, потрапляючи в аерогель зі швидкістю біля 26 кілометрів на секунду (16 миль на секунду), утворював скупчення частинок. Ці частинки залишаться в аерогелі доти, поки не будуть видобуті вченими для вивчення.

Q. Що таке "аерогель"?

A. Аерогель – це тверде тіло, створене на основі силікону, аналогічне до скла, проте з у  1000 разів меншою густиною. Він настільки порожній, що на 99.8% складається з пустого простору. Прозорий, з блакитним відтінком, та надзвичайно легкий. Через це його іноді називають "твердим димом”.

Q. Чому саме аерогель був використаний на Stardust?

A. Аерогель має чудові властивості, наприклад, у 39 разів краще ізолює, ніж якісні скловолоконні ізолятори. Для апарата Stardust найбільш важлива характеристика аерогеля - можливість утримати та зберегти частинки, які рухаються у космосі з великою швидкістю. Частинки кометного та міжзоряного пилу, що зіткнулися зі Stardust, рухались зі швидкістю космічного корабля (біля 20 кілометрів на секунду). Зрозуміло, що ці частинки при зіткненні з твердим тілом розсипалися б або навіть випарувались. Аерогель може краще, ніж будь-яка інша відома субстанція, сповільнити та зберегти частинки розміром у декілька мікрон.

Малюнок художника "Stardust. Полювання на комету Wild 2”

Q. Якою була місія Stardust?

А. Stardust – звичайна місія, що розпочалась 7 лютого 1999 року для отримання частинок  від хвоста комети та частинок міжзоряного пилу. Для виконання цієї задачі апарат був оснащений збирачем частинок (колектором), за формою схожим на тенісну ракетку, що складався зі 130-ти аерогелевих комірок. З лютого по травень 2000-го року та з серпня по грудень 2002 року Stardust пройшов крізь потік частинок міжзоряного пилу, який рухався крізь нашу сонячну систему, пройшовши крізь галактику Чумацького шляху. Під час проходження крізь ці потоки колектор Stardust`а зберіг перехоплені частинки у аерогелевих комірках. 2 січня 2004 року Stardust пройшов на відстані 240 кілометрів (149 миль) від ядра комети Wild 2. Літальний апарат потрапив під найтяжче "бомбардування" газами та уламками за весь час подорожі. Під час цього зіткнення колектор Stardust`a, захопивши древні частинки комети, ще більш наповнився.

Q. Як зразки пилу повернулись на Землю?

А. 15 січня 2006 року, після 7-річної подорожі та проходження більш ніж 3 мільярдів кілометрів (майже 2 мільярдів миль), Stardust, проходячи повз Землю, випустив капсулу, яка містила у собі частинки кометного та міжзоряного пилу, зібраного на шляху апарата. Капсула вдало приземлилась в пустелі Юти та була відправлена до Johnson Space Center, де вчені працюють над добуванням частинок.

Q. Чому вчені цікавляться міжзоряним пилом?

А. Міжзоряні частинки пилу – єдина речовина від інших зірок, яка долітає до нашої сонячної системи, і вчені прагнуть отримати їх за будь-яку ціну. Особливий інтерес  викликає порівняння складу та пропорцій різних ізотопів, з яких складаються частинки  міжзоряного пилу, з тими, які поширені у нашій сонячній системі. Чи існують десь зірки, схожі на наше Сонце чи наше Сонце унікальне? Вивчення зразків, доставлених капсулою Stardust, дадуть відповідь на це питання та допоможуть у вивченні складу далеких зірок.

Посилання на тему:

Станьте Членом Планетарної Спільноти
https://planetary.org/join/membership/index.html
http://www.planetary.org/programs/projects/innovative_technologies/stardustathome/stardustathome_story.html
http://www.planetary.org/programs/projects/stardustathome/facts.html