Po 50 metų žmonija planuoja grįžti į Mėnulį, o šiek tiek vėliau prognozuoja skrydį į Marsą. Vis dėlto mažai tikėtina, kad artimiausioje ateityje žmonėms bus lemta smarkiai nutolti nuo žemės orbitos: daug faktorių tam trukdo.
Kosmosas yra ne tik paskutinė, bet ir pavojingiausia siena. Tai yra kraštutiniausia iš galimų aplinkų, tačiau būtent per ją eina kelias į naujus pasaulius. Norėdami patekti į juos, žmogus turės sugalvoti naujus variklius, išmokti atlaikyti radiaciją, nemirti nuo atsitiktinio įbrėžimo ir neišprotėti. Ar tai įmanoma?
- „Salik.biz“
Su pristatymu namo
Keliaujant į egzoplanetas (kosminius kūnus, esančius už Saulės sistemos ribų), pagrindinė šiuolaikinių tyrinėtojų - tiek gyvų, tiek automatų - problema bus ne tyrinėjamų objektų sąlygos, o pats laikas, reikalingas tokiai įmonei. NASA atkreipė dėmesį į pagrindines problemas, atsirandančias dėl to, kad optimaliausiai išvystant technines priemones kelionė užtruks kelerius metus.
Šiais laikais pagrindiniai varikliai yra pagrįsti cheminiais procesais: degalai ir oksidatorius deginami, kad susidarytų karštos dujos. Dėl šildymo iš raketos purkštuko dideliu greičiu išmetamos dujos stumia raketą priešinga kryptimi. Deja, tokie varikliai palieka mažai galimybių manevruoti, nes dujų srautą riboja degimo temperatūra. Net teoriškai kelionė į žvaigždes varikliais su chemine varomąja jėga yra nereali esant dabartiniam technologijos lygiui. Taigi, nuo žemės paviršiaus nutolęs erdvėlaivis „Voyager-1“, paleistas 1977 m., Per 40 metų nuvažiavo daugiau nei 21 milijardą km. Tai yra, be perdėto, astronominė figūra, tačiau net ir būdamas tokioje padėtyje, „Voyager-1“pasieks žvaigždę AC +79 3888 (17 šviesmečių nuo Saulės), link kurios jis skrieja maždaug 62 000 km / h greičiu, tik po 40 000 metų.
Šiuolaikiniai kosminiai zondai gali išvystyti dar didesnį greitį. Pavyzdžiui, dirbtinis Jupiterio palydovas „Juno“gali pasiekti maždaug 250 000 km / h greitį, o neseniai paleistas „Parker Solar Probe“įsibėgės iki 692 000 km / h. Tačiau šiuose projektuose didelis greitis, be kita ko, pasiekiamas dėl gravitacinių manevrų: zondas eina netoli planetos ir nešioja jį „su savimi“, padidindamas jį iki savo orbitos greičio. Mūsų sistemoje tai patogu, bet nepakanka greitam keliavimui į žvaigždes: Saulės sistemos išorėje nebus jokių gravitacinių manevrų objektų. Be to, kuo toliau nuo žvaigždės yra planeta, tuo lėčiau ji juda.
Vienas iš galimų problemos sprendimo būdų yra jonų pavara. Jo veikimo principas grindžiamas reaktyvinio traukos sukūrimu, pagrįstu jonizuotomis dujomis: elektronai suplėšomi iš molekulių, o susidarantys įkraunami jonai pagreitėja elektriniame lauke. Taigi galima pasiekti didesnius medžiagos srautus iš purkštukų, be to, šis metodas yra efektyvesnis energijai (pagreičiui sunaudojama mažiau degalų). Dėl to jonų varikliai teoriškai leidžia pasiekti precedento neturintį greitį: tyrėjų teigimu, Marsą galima pasiekti vos per 39 dienas, o ne septynis mėnesius, kuriuos iš viso „InSight“modulis, kuris planuoja nusileisti Marsui, šį lapkritį praleis pakeliui į Raudonąją planetą. Deja, esami jonų sraigtai yra per silpni ir gali būti naudojami tik orbitos korekcijai.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Rusijoje valstybinė korporacija „Rosatom“užsiima kosmonautikos branduolinio variklio projektu, detalės neatskleistos
Radikalesnis požiūris, bent jau Saulės sistemos kolonizavimui, gali būti branduolinių raketų varikliai. Branduolinis šaltinis kaitinamas radioaktyviosios medžiagos skilimo metu, kaitinant darbinį skystį, kuris gali ištekėti daug greičiau nei tas, kuris susidaro degant degalams ir oksidatoriui cheminiame variklyje. Jie bandė pritaikyti šį požiūrį kosminio amžiaus pradžioje, Šaltojo karo metu. Tačiau iki šiol jų naudojimą riboja du veiksniai. Nepageidautina į orbitą išmesti didelį kiekį radioaktyviųjų medžiagų: kaip rodo praktika, kartais ji gali nukristi. Be to, tokiam varikliui reikalingas rimtas aušinimas, o erdvėje šilumą gali atiduoti tik radiacija, kuri santykinai lėtai eikvoja energiją, o tai riboja branduolinių variklių galią. Silpnus branduolinius variklius lengviau pakeisti jonų varikliais, kurie yra mažiau pavojingi Žemei, arba labiau pažįstamais reaktyviniais varikliais, varomais cheminiu kuru.
Naudodamiesi šiuolaikinėmis medžiagomis ir technologijomis, skirtingos šalys dabar bando sukurti galingesnius branduolinių ir joninių variklių modelius. Potencialiai jie leis keliems mėnesiams patekti į Saturną („Cassini“misijai šis kelias užtruko septynerius metus). Šiandien branduoliniai varikliai kuriami, pavyzdžiui, JAV: 2017 m. NASA ir „BWXT Nuclear Energy“pasirašė variklio tobulinimo sutartį. Rusijoje valstybinė korporacija „Rosatom“užsiima kosmonautikos branduolinio variklio projektu, detalės nebuvo atskleistos.
Pavojinga aplinka
Net esant varikliams, kurie per keletą mėnesių ar metų leidžia pasiekti tolimas planetas ar net žvaigždes, tokio laivo įgulos saugumo klausimas lieka atviras. Ir pagrindinė grėsmė bus ne ateiviai ar asteroidai, o radiacija. Jonizuojanti spinduliuotė gali pažeisti DNR, sukelti problemų veikdama beveik visas kūno sistemas ir panaikinti bet kokią, net ir labiausiai apgalvotą, kosmoso įmonę, kurioje yra asmuo.
Jei šiandien kalbėsime apie labiau prieinamą variantą (skrydis į Marsą), tada radiacija tampa viena pagrindinių problemų, su kuria susidurs astronautai. Jei Žemėje žmogų saugo atmosfera ir planetos magnetinis laukas, tada jau ISS kosmonautai yra veikiami dešimt kartų stipresnės radiacijos. Skrydis į „Raudonąją planetą“su dabartiniu technologijos vystymosi lygiu užtruks apie 7 mėnesius. Prie to reikia pridėti laiką, praleistą Marse, kuriame nėra apsauginio magnetinio lauko ir tankios žemės atmosferos, taip pat reikia atsižvelgti į kelią atgal. Apibendrinant visus pavojus, tik radiacijos grėsmė gali padaryti mirtiną bilietą į ketvirtąją planetą iš Saulės. Todėl, pvz.„Orion“, kurį kuria „Lockheed Martin“, bus aprūpintas specialia apsaugota pastoge, jei saulės spinduliai aktyvūs ir jei radioaktyviųjų dalelių būtų daug. Atminkite, kad panašus sprendimas šiuo metu naudojamas TKS.
Nuo seniausių laikų vulkaninis aktyvumas Mėnulyje ir Marse galėjo palikti daugybę kilometrų tunelių, kurių plotis buvo 1 km.
Jei mes kalbame apie planetų išsiplėtimą, tada tam mokslininkai siūlo ateityje naudoti magnetinius skydus ar reljefą formuojančius elementus. Yra biudžeto galimybė: italų tyrinėtojai pasiūlė vadinamųjų lavos vamzdžių - kanalų, esančių planetos storyje, nusėdimo koncepciją, susidarančią netolygaus lavos aušinimo metu. Spinduliuotė iš kosmoso juose bus minimali, nes ją silpnins viršutiniai Marso sluoksniai. Tokiu atveju audros ir kitos grėsmės planetoms su atmosfera taip pat nebijo.
Manoma, kad nuo senų senovės ugnikalnių aktyvumo Mėnulyje ir Marse laikų galėjo likti daugybė kilometrų iki 1 km pločio tunelių, kurių tamsoje galėtų prasidėti istorija, kurią žmonės sukėlė dangaus kūnų kolonizavimui.
Be radiacijos, žmogus vis dar turi išspręsti daugybę problemų: užtikrinti nenutrūkstamą ir patikimą deguonies tiekimą, išspręsti mitybos problemą, išmokti ilgą laiką būti kartu su tais pačiais žmonėmis ir tt Nereikia nė sakyti, kad sąlyginės misijos metu. net į artimiausias planetas astronautai turės savarankiškai išspręsti medicinines problemas, pavyzdžiui, pašalinti apendicitą? Šiuo metu visi, išeinantys į kosmosą, yra išbandomi, tačiau apsisaugoti nuo visko neįmanoma. Kaip pažymėjo tyrėjai, šešių žmonių komanda per 900 dienų kelionę į Marsą neišvengiamai susidurs bent su vienu atveju, kai vienam iš įgulos narių reikia skubios pagalbos. Tam tikrą viltį teikia Rusijos ir Europos eksperimentas „Mars-500“kurio metu šešių žmonių įgula uždaroje patalpoje Žemėje 520 dienų sėkmingai išgyveno „skraidydama“, susidorodama su psichologinėmis ir medicininėmis problemomis.
Miela erdvė
Finansavimas yra kosminių projektų stuburas, o didžioji dauguma nerealizuotų kosminių projektų šiame etape žlugo. Net tokie visiškai automatizuoti projektai kaip „Curiosity rover“yra verti milijardų dolerių. Žmogaus skrydis į Marsą yra vertinamas kartais brangiau.
Net projektai, kai nereikia galvoti apie žmonių gyvybės palaikymo sistemas, dažnai susiduria su finansavimo problemomis dėl brangių technologijų. Pavyzdžiui, Džeimso Webbo orbitinio teleskopo kaina jau viršijo 9 milijardus dolerių, ir buvo numatyta jį išleisti į kosmosą prieš 10 metų. Jei kalbėsime apie komandiruotų komandiruočių kainą, ryškiausias pavyzdys buvo Tarptautinės kosminės stoties projektas. Ji yra įvertinta 150 milijardų JAV dolerių ir yra viena iš brangiausių inžinerinių konstrukcijų pasaulyje.
Be to, vieno projekto finansavimas pats savaime neužtikrina jo sėkmės. Tokiems projektams reikalinga gerai išvystyta mokslinė bazė, taip pat gamybos įrenginiai ir infrastruktūra, galinti palaikyti stotį. Vien JAV tam kasmet išleidžia 3 milijardus dolerių.
NASA skaičiavimais, misijos į Marsą parengimo, paruošimo ir vykdymo išlaidos per 30 metų gali viršyti 450 milijardų USD. Kažkokiais skaičiavimais, bendros projekto išlaidos bus 1,5 trilijono USD! Fantastiška suma atsižvelgiant į Amerikos aviacijos ir kosmoso agentūros biudžetą, kuris vidutiniškai per metus vidutiniškai kainuoja apie 20 milijardų dolerių. Net visa šiuolaikinės kosminių paslaugų ir technologijų rinkos apimtis siekia 350 milijardų JAV dolerių, taigi ekspedicijos kaina yra ne mažiau problema nei kosmoso radiacija.