După 50 de ani, omenirea intenționează să se întoarcă pe Lună, iar puțin mai târziu prezice un zbor spre Marte. Cu toate acestea, este puțin probabil ca în viitorul apropiat oamenii să fie sortiți să se îndepărteze semnificativ de orbita pământului: mulți factori intervin în acest sens.
Spațiul nu este doar ultima, ci și cea mai periculoasă frontieră. Acesta este cel mai extrem dintre mediile posibile, dar prin el se află calea către lumile noi. Pentru a ajunge la ele, o persoană va trebui să inventeze motoare noi, să învețe să reziste radiațiilor, să nu moară de la o zgârietură accidentală și să nu înnebunească. Este posibil?
Cu livrare la domiciliu
Atunci când călătoresc în exoplanete (corpurile spațiale din afara sistemului solar), principala problemă pentru cercetătorii moderni - atât vii, cât și automate - nu vor fi condițiile necunoscute ale obiectelor de studiu, ci timpul în sine necesar unei astfel de întreprinderi. NASA a evidențiat principalele probleme care vor apărea din cauza faptului că, cu dezvoltarea cea mai optimă a mijloacelor tehnice, călătoria va dura ani întregi.
În zilele noastre, principalele motoare se bazează pe procese chimice: combustibilul și oxidantul sunt arse pentru a forma gaz fierbinte. Datorită încălzirii, gazele de evacuare curg cu viteză mare din duza rachetei, împingând racheta în direcția opusă. Din păcate, astfel de motoare lasă puțin loc pentru manevră pentru o persoană, deoarece rata de curgere a gazului este limitată de temperatura de ardere. Chiar și teoretic, o călătorie la stele pe motoare cu propulsie chimică nu este realistă cu nivelul actual al tehnologiei. Deci, nava spațială, cea mai îndepărtată de Pământ, Voyager-1, lansată în 1977, a acoperit peste 21 de miliarde de km în 40 de ani. Aceasta este, fără exagerare, o figură astronomică, dar chiar și în această stare de lucruri, Voyager-1 va ajunge la stea AC +79 3888 (la 17 ani lumină de la Soare), spre care zboară cu o viteză de aproximativ 62.000 km / h, abia după 40.000 varsta.
Sondele spațiale moderne sunt capabile să dezvolte viteze și mai mari. De exemplu, satelitul artificial Juno al Jupiter este capabil să atingă aproximativ 250.000 km / h, în timp ce Parker Solar Probe lansat recent va accelera până la 692.000 km / h. Dar în aceste proiecte, viteza mare se realizează, printre altele, datorită manevrelor gravitaționale: sonda trece în apropierea planetei și o îndepărtează „cu ea”, accelerând-o până la viteza orbitală. Acest lucru este convenabil în cadrul sistemului nostru, dar nu este suficient pentru călătoriile rapide către stele: nu vor exista obiecte pentru manevra gravitațională în afara sistemului solar. În plus, cu cât o planetă este mai îndepărtată de la o stea, cu atât se mișcă mai lent.
O posibilă soluție a problemei este o acționare ionică. Principiul funcționării sale se bazează pe crearea arborelui cu jet bazat pe gaz ionizat: electronii sunt smulși din molecule, iar ionii încărcați rezultați sunt accelerate într-un câmp electric. Astfel, este posibil să se obțină debitele mai mari ale substanței din duze, în plus, această abordare este mai eficientă din punct de vedere energetic (se cheltuie mai puțin combustibil pentru accelerare). În consecință, motoarele cu ioni permit, teoretic, să obțină viteze fără precedent: potrivit cercetătorilor, Marte poate fi atinsă în doar 39 de zile în loc de șapte luni, care în total vor fi cheltuite pe drumul către Planeta Roșie de către modulul InSight, care urmează să aterizeze pe Marte în noiembrie. Din păcate, propulsoarele de ioni existente sunt prea slabe și pot fi folosite doar pentru corectarea orbitelor.
Video promotional:
În Rusia, corporația de stat „Rosatom” este angajată în proiectul unui motor nuclear pentru cosmonautică, detaliile nu au fost dezvăluite
O abordare mai radicală, cel puțin pentru colonizarea sistemului solar, poate fi motoarele cu rachete nucleare. Sursa nucleară este încălzită prin descompunerea substanței radioactive, încălzind fluidul de lucru, care poate ieși la o viteză mult mai mare decât cea rezultată din arderea combustibilului și oxidantului într-un motor chimic. Au încercat să aplice această abordare la începutul epocii spațiale, în timpul Războiului Rece. Cu toate acestea, până în prezent, utilizarea lor este limitată de doi factori. Este nedorit să arunce o mare cantitate de substanțe radioactive pe orbită: așa cum arată practica, uneori poate cădea înapoi. În plus, un astfel de motor necesită o răcire serioasă, iar în spațiu, căldura poate fi eliberată numai de radiații, care transportă energia relativ lent, ceea ce limitează puterea motoarelor nucleare. Motoarele nucleare slabe sunt mai ușor de înlocuit cu motoare cu ioni care sunt mai puțin periculoase pentru Pământ sau cu motoare cu jet mai familiare, alimentate cu combustibil chimic.
Folosind materiale și tehnologii moderne, diferite țări încearcă acum să dezvolte modele mai puternice de motoare nucleare și ionice. Potențial, vor permite câteva luni să ajungă la Saturn (pentru misiunea Cassini, această cale a durat șapte ani). Astăzi, motoarele nucleare sunt dezvoltate, de exemplu, în Statele Unite: în 2017, NASA și BWXT Nuclear Energy au semnat un contract pentru dezvoltarea motorului. În Rusia, corporația de stat Rosatom este angajată în proiectul unui motor nuclear pentru cosmonautică, detaliile nu au fost dezvăluite.
Mediu periculos
Chiar și în prezența motoarelor care permit atingerea unor planete îndepărtate sau chiar stele în câteva luni sau ani, problema siguranței echipajului unei astfel de nave rămâne deschisă. Iar principala amenințare nu vor fi extratereștrii sau asteroizii, ci radiațiile. Radiațiile ionizante pot deteriora ADN-ul, pot cauza probleme în funcționarea aproape toate sistemele corpului și anulează orice, chiar și cea mai atentă întreprindere spațială care implică o persoană.
Dacă vorbim despre opțiunea mai accesibilă astăzi (zborul către Marte), atunci radiațiile devin una dintre principalele probleme cu care se vor confrunta astronauții. Dacă pe Pământ o persoană este protejată de atmosferă și câmpul magnetic al planetei, atunci cosmonauții ISS sunt expuși la radiații de zece ori mai puternici. Zborul către Planeta Roșie cu nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei va dura aproximativ 7 luni. La aceasta trebuie adăugat timpul petrecut pe Marte, care nu are un câmp magnetic protector și o atmosferă densă a pământului și, de asemenea, trebuie luat în considerare drumul înapoi. Rezumând toate riscurile, doar o amenințare cu radiații poate face un bilet către a patra planetă de la Soare. Prin urmare, de exemplu,Orionul dezvoltat de Lockheed Martin va fi echipat cu un adăpost special protejat în caz de activitate solară excesivă și eliberare mare de particule radioactive. Rețineți că o soluție similară este utilizată în prezent pe ISS.
Din cele mai vechi timpuri, activitatea vulcanică pe Lună și Marte ar fi putut lăsa mulți kilometri de tuneluri până la 1 km lățime.
Dacă vorbim despre expansiunea planetară, atunci pentru asta, oamenii de știință propun să utilizeze scuturi magnetice sau terraformare în viitor. Există o opțiune bugetară: cercetătorii italieni au propus un concept pentru așezarea așa-numitelor tuburi de lavă - canale în grosimea planetei, formate în timpul răcirii inegale a lavelor. Radiația din spațiul exterior din ele va fi minimă, deoarece va fi slăbită de straturile superioare ale Marte. În acest caz, furtunile și alte amenințări de pe planetele cu atmosferă nu se tem nici ele.
Se presupune că din cele mai vechi timpuri de activitate vulcanică pe Lună și Marte, ar putea rămâne mulți kilometri de tuneluri cu o lățime de până la 1 km, în întunericul căruia ar putea începe istoria colonizării corpurilor cerești de către om.
În afară de radiații, o persoană mai trebuie să rezolve multe probleme: să asigure o aprovizionare neîntreruptă și fiabilă de oxigen, să rezolve problema cu nutriție, să învețe să se înțeleagă cu aceiași oameni pentru o lungă perioadă de timp, etc. chiar și până la cele mai apropiate planete, astronauții vor trebui să rezolve singuri probleme medicale, de exemplu, înlăturarea apendicitei? În momentul de față, toată lumea care intră în spațiu supune numeroase teste, dar este pur și simplu imposibil să te asiguri de tot. După cum au subliniat cercetătorii, o echipă formată din șase oameni în timpul unei călătorii de 900 de zile spre Marte se va confrunta aproape inevitabil cu cel puțin un caz când unul dintre membrii echipajului va avea nevoie urgentă de ajutor. O oarecare speranță este dată de experimentul ruso-european „Marte-500”timp în care echipajul a șase persoane dintr-o cameră închisă pe Pământ a trăit cu succes „în zbor” timp de 520 de zile, făcând față problemelor psihologice și medicale.
Dragă spațiu
Finanțarea este coloana vertebrală a proiectelor spațiale, iar marea majoritate a proiectelor spațiale nerealizate au eșuat în această etapă. Chiar și proiectele complet automatizate precum roverul Curiosity valorează miliarde de dolari. Zborul unui om spre Marte este estimat uneori mai scump.
Chiar și proiectele în care nu este necesar să se gândească la sistemele de sprijinire a vieții pentru oameni se confruntă adesea cu probleme de finanțare din cauza costului mare al tehnologiei. De exemplu, costul telescopului James Webb Orbiting a depășit deja 9 miliarde de dolari și a fost planificat lansarea acestuia în spațiu acum 10 ani. Dacă vorbim despre costul misiunilor cu echipaj, cel mai izbitor exemplu a fost proiectul Stației Spațiale Internaționale. Este estimat la 150 de miliarde de dolari și este una dintre cele mai scumpe structuri de inginerie din lume.
Mai mult, finanțarea unui singur proiect nu asigură succesul său. Astfel de proiecte necesită o bază științifică bine dezvoltată, precum și facilități de producție și infrastructură capabile să sprijine stația. Numai SUA cheltuiește 3 miliarde de dolari pentru asta anual.
Conform calculelor NASA, costul dezvoltării, pregătirii și implementării unei misiuni pe Marte în termen de 30 de ani poate depăși 450 de miliarde de dolari. Potrivit unor estimări, costul total al proiectului va fi de 1,5 trilioane de dolari! O sumă fantastică pe fondul bugetului Agenției Aerospațiale Americane, care reprezintă aproximativ 20 de miliarde de dolari anual. Chiar și întregul volum al pieței moderne pentru servicii și tehnologii spațiale ajunge la 350 de miliarde de dolari, deci costul unei expediții nu este mai puțin o problemă decât radiațiile spațiale.
