Естественные спутники — Фобос и Деймос

Естественные спутники Марса.

У Марса есть два естественных спутника.

Фобос и Деймос обладают синхронным вращением с планетой, т. е., обращаясь около нее по орбите, повернуты к Марсу одной и той же стороной.

История открытия

Спутники были открыты в 1877 г.

Спутники Марса пытался отыскать ещё английский королевский астроном Уильям Гершель в 1783 году, но безрезультатно. В 1830 году безуспешные систематические поиски спутников в Берлине вёл Иоганн Генрих фон Медлер. В 1862 и 1864 гг. их искал директор обсерватории Копенгагенского университета Генрих (Анри) Луи Д’Арре с помощью 10-дюймового (25-сантиметрового) телескопа-рефрактора, но также не смог их найти.

Спутники Марса Деймос и Фобос были открыты, соответственно, 11 и 17 августа 1877 года (год великого противостояния Марса) по вашингтонскому времени Асафом Холлом в Морской обсерватории (США). При наблюдениях, приведших к этим открытиям он использовал 26-дюймовый (66-сантиметровый) телескоп-рефрактор, изготовленный предприятием, принадлежащим Алвену Кларку и двум его сыновьям.

Названия спутников — это кони колесницы Марса — Страх и Ужас.

История предсказаний:

• 1611 Иоганн Кеплер
• 1726 Джонатан Свифт
• 1752 Вольтер (имя при рождении Франсуа-Мари Аруэ)

Первое предположение о существовании у Марса двух спутников высказал Иоганн Кеплер в 1611 году.

Он ошибочно расшифровал анаграмму Галилео Галилея smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras как лат. Salue, umbistineum geminatum Martia proles («Привет вам, близнецы, Марса порождение») и, таким образом, посчитал, что Галилей открыл два спутника Марса.

В то время, как правильной её расшифровкой было лат. Altissimum planetam tergeminum obseruaui («Высочайшую планету тройною наблюдал», опубликована в письме Галилея Джулиано де Медичи 13 ноября 1610 года) — Галилей увидел Сатурн тройным — с кольцами.

Вероятно, при своей ошибочной расшифровке анаграммы Галилея, Кеплер также основывался на логике, что если у Земли есть один спутник, а у Юпитера — 4 (известных на тот момент), следовательно, количество спутников, по мере удаления от Солнца, возрастает в геометрической прогрессии. По этой логике, у Марса должно быть 2 спутника.

Большая загадка.

Наличие двух спутников у Марса более чем за 150 лет до их официального открытия описал Дж. Свифт — в третьей главе третьей части «Путешествий Гулливера» (1726), которая описывает летающий остров Лапута, говорится, что астрономы Лапуты открыли два спутника Марса на орбитах, равных 3 и 5 диаметрам Марса c периодом вращения соответственно 10 и 21,5 часов (реально Фобос и Деймос находятся на расстоянии 1,4 и 3,5 диаметра Марса от центра планеты, а их периоды — 7,6 и 30,3 часа).

В философской повести «Микромегас» (1752) Вольтера содержится упоминание о том, что вокруг Марса обращается две луны «правда, ускользающие от глаз земных астрономов».

Фобос

Фобос (Страх — лат.),  делает оборот за 7 ч 39 мин 14 с, что примерно в три раза быстрее вращения Марса вокруг собственной оси. В результате на марсианском небе Фобос восходит на западе и заходит на востоке. Высота орбиты порядка 6 000 км от поверхности

Масса = порядка порядка 1*10¹⁶ кг

Средний радиус = 11 км

Наклонение орбиты к экватору Марса = 1,02°

Наиболее заметным образованием на Фобосе является кратер Стикни диаметром 9 км. Кратер образовался в результате столкновения Фобоса с небольшим астероидом, возможно миллион лет назад, и это столкновение почти разрушило спутник.

Также, на Фобосе была обнаружена система загадочных параллельных борозд возле кратера Стикни. Они прослеживаются на расстояниях до 30 км в длину и имеют ширину 100—200 метров при глубине 10—20 метров.

Монолит на Фобосе — валун высотой около 90 метров. Обнаружен Эфраином Палермо после изучения снимков Фобоса сделанных в 1998 году спутником «Mars Global Surveyor».

Деймос

Деймос (Ужас — лат.), период обращения в 30 ч 17 мин 55 с.

Как и у Луны, угловая скорость движения по орбите равна угловой скорости собственного вращения, поэтому он всегда повёрнут к Марсу одной и той же стороной. Высота орбиты порядка 20 000 км от поверхности.

На Деймосе только две детали рельефа, которые имеют собственные имена. Это кратеры Свифт (диаметром 1000 метров) и Вольтер (диаметром 1900 метров), названные в честь двух писателей, которые предсказали существование у Марса двух спутников ещё до их открытия.

Масса = порядка 1,5*10¹⁵ кг

Средний радиус = 6 км

Наклонение орбиты к экватору Марса = 0,93°

Космический лифт на Марсе

Высота геосинхронной орбиты для Марса ниже — порядка 17 000 км от поверхности (против 36 000 км для Земли).

И она конечно называется по другому — ареосинхронная орбита.

Ареосинхронная орбита бывает экваториальной (спутник обращается в плоскости экватора Марса), круговой и прямой (движение по орбите в том же направлении, что и вращение Марса вокруг своей оси), которая известна как ареостационарная орбита). Для наблюдателя на поверхности Марса положение спутника на ареостационарной орбите казалось бы постоянным в одной точке неба. Ареостационарная орбита аналогична геостационарной орбите вокруг Земли.

На роль верхней станции почти подходит Деймос — он выше на 3000 км и наклон орбиты немного (~2%) не совпадает с экватором.

На ареосинхронной орбите его период обращения будет в точности равен 1 солу (24 ч 39 мин 36 сек).

Попробуем оценить.

Линейная скорость движения спутника по орбите:

где:

• G — гравитационная постоянная 6,67*10^-11
• M — масса планеты (Марса в данном случае) 6,42-10²³ кг
• R — радиус орбиты от цента планеты

Текущая скорость движения Деймоса по его орбите (R = 23 458 км ) = 1,35 км/с

Скорость движения спутника по ареосинхронной орбите Марса (R = 20 392 км) = 1,45 км/с

Т.е. надо разогнать Деймос на 100 м/с и он перейдет на более низкую орбиту.

Дело будущего.

На высоте 6 000 км будет пересекаться с орбитой Фобоса.

Но так как орбита точна известна (и точное время тоже),  а лифт — конструкция подвижная = возможен маневр уклонения. На этой высоте можно сделать станцию наблюдения — будет самый крутой в мире аттракцион.