Efter 50 år planlægger menneskeheden at vende tilbage til månen, og lidt senere forudser en flyvning til Mars. Det er dog usandsynligt, at mennesker i den nærmeste fremtid er bestemt til at markant bevæge sig væk fra jordens bane: mange faktorer forstyrrer dette.
Rummet er ikke kun den sidste, men også den farligste grænse. Dette er det mest ekstreme miljø, men det er igennem det, at vejen til nye verdener ligger. For at komme til dem bliver en person nødt til at opfinde nye motorer, lære at modstå stråling, ikke dø af en tilfældig ridse og ikke blive skør. Er det muligt?
Med hjemlevering
Når man rejser til eksoplaneter (rumlegemer uden for solsystemet), vil det største problem for moderne forskere - både levende og automatiske - ikke være de uudforskede betingelser for studieobjekterne, men selve tiden, der kræves for en sådan virksomhed. NASA fremhævede de største problemer, der vil opstå på grund af det faktum, at rejsen vil tage år med den mest optimale udvikling af tekniske midler.
I dag er de vigtigste motorer baseret på kemiske processer: brændstof og oxidator brændes til dannelse af varm gas. På grund af opvarmningen strømmer udstødningsgasser ud med høj hastighed fra raketdysen og skubber raketten i modsat retning. Desværre efterlader sådanne motorer ikke meget handlingsrum for en person, da gasstrømningshastigheden er begrænset af forbrændingstemperaturen. Selv teoretisk set er en tur til stjernerne på motorer med kemisk fremdrift urealistisk med det nuværende teknologiniveau. Så rumfartøjet, det fjerneste fra Jorden, Voyager-1, som blev lanceret i 1977, dækkede over 21 milliarder km på 40 år. Dette er uden overdrivelse en astronomisk figur, men selv i denne situation vil Voyager-1 nå stjerne AC +79 3888 (17 lysår fra solen), mod hvilken den flyver med en hastighed på omkring 62.000 km / t, kun efter 40.000 år gammel.
Moderne rumføler er i stand til at udvikle endnu højere hastigheder. F.eks. Er Jupiters kunstige satellit Juno i stand til at nå omkring 250.000 km / t, mens den for nylig lancerede Parker Solar Probe accelererer til 692.000 km / t. Men i disse projekter opnås høj hastighed, blandt andet på grund af tyngdekraftsmanøvrer: Proben passerer nær planeten, og den bærer den "med det" og accelererer den til sin orbitalhastighed. Dette er praktisk i vores system, men ikke nok til hurtig rejse til stjernerne: der er ingen objekter til tyngdekraft manøvrer uden for solsystemet. Derudover, jo længere en planet er fra en stjerne, jo langsommere bevæger den sig.
En mulig løsning på problemet er et iondrev. Princippet for dens funktion er baseret på oprettelse af jetstrøm baseret på ioniseret gas: elektroner rives fra molekyler, og de resulterende ladede ioner accelereres i et elektrisk felt. Det er således muligt at opnå højere strømningshastigheder for stoffet fra dyserne, derudover er denne fremgangsmåde mere energieffektiv (mindre brændstof bruges på acceleration). Som et resultat gør ionmotorer det teoretisk muligt at opnå en hidtil uset hastighed: ifølge forskere kan Mars nås på kun 39 dage i stedet for syv måneder, som i alt vil blive brugt på vej til den røde planet af InSight-modulet, som skal lande på Mars i november. Desværre er de eksisterende ion-thrustere for svage og kan kun bruges til kredsløbskorrektion.
Salgsfremmende video:
I Rusland er det statlige selskab "Rosatom" involveret i projektet med en nuklear motor til kosmonautik, detaljer er ikke blevet afsløret
En mere radikal tilgang, i det mindste til kolonisering af solsystemet, kan være nuklear raketmotorer. En nukleare kilde opvarmes ved henfald af et radioaktivt stof, der opvarmer arbejdsfluidet, der kan strømme ud med en meget højere hastighed end den, der er resultatet af forbrænding af brændstof og oxidator i en kemisk motor. De forsøgte at anvende denne tilgang i begyndelsen af rumalderen, under den kolde krig. Indtil nu er deres anvendelse imidlertid begrænset af to faktorer. Det er uønsket at smide en stor mængde radioaktive stoffer i kredsløb: som praksis viser, kan det undertiden falde tilbage. Derudover kræver en sådan motor alvorlig afkøling, og i rummet kan der kun afgives varme ved stråling, der transporterer energi relativt langsomt, hvilket begrænser kraften i nukleare motorer. Svage atommotorer er lettere at erstatte med ionmotorer, der er mindre farlige for Jorden eller mere kendte jetmotorer drevet af kemisk brændstof.
Ved hjælp af moderne materialer og teknologier forsøger forskellige lande nu at udvikle mere kraftfulde modeller af nukleare og ionmotorer. Potentielt vil de give mulighed for i flere måneder at komme til Saturn (for Cassini-missionen tog denne sti syv år). I dag er der udviklet nukleare motorer, for eksempel i USA: I 2017 underskrev NASA og BWXT Nuclear Energy en kontrakt om at udvikle motoren. I Rusland er det statlige selskab Rosatom engageret i projektet med en nuklear motor til kosmonautik, detaljer er ikke blevet afsløret.
Farligt miljø
Selv i nærværelse af motorer, der gør det muligt at nå fjerne planeter eller endda stjerner i løbet af måneder eller år, forbliver spørgsmålet om sikkerheden for besætningen på et sådant skib åbent. Og den største trussel vil ikke være udlændinge eller asteroider, men stråling. Ioniserende stråling kan skade DNA, forårsage problemer i driften af næsten alle kropssystemer og annullere enhver, selv den mest tankevækkende, rumfartsvirksomhed, der involverer en person.
Hvis vi taler om den mere overkommelige mulighed i dag (flyvning til Mars), er det stråling, der er ved at blive et af de største problemer, som astronauter står over for. Hvis en person på Jorden er beskyttet af atmosfæren og det magnetiske felt på planeten, er Cosmonauts allerede på ISS udsat for stråling ti gange stærkere. Flyvningen til den røde planet på det nuværende niveau af teknologiudvikling vil tage ca. 7 måneder. Hertil kommer den brugte tid på Mars, som ikke har et beskyttende magnetfelt og en tæt jordatmosfære, og også vejen tilbage skal tages i betragtning. Sammenfatning af alle risici er det kun en strålingstrussel, der kan gøre en billet til den fjerde planet fra Solen dødbringende. Derfor, f.eks. Orion, der er udviklet af Lockheed Martin, vil være udstyret med et specielt beskyttet husly i tilfælde af overdreven solaktivitet og stor frigivelse af radioaktive partikler. Bemærk, at der i øjeblikket bruges en lignende løsning på ISS.
Siden oldtiden kunne vulkansk aktivitet på Månen og Mars have efterladt mange kilometer tunneler op til 1 km bred.
Hvis vi taler om planetarisk ekspansion, foreslår forskere at bruge magnetiske afskærmninger eller terraforming i fremtiden. Der er en budgetmulighed: italienske forskere foreslog et koncept til afvikling af de såkaldte lavarør - kanaler i planetens tykkelse, dannet under ujævn afkøling af lava. Stråling fra det ydre rum i dem vil være minimal, da det vil blive svækket af de øverste lag af Mars. I dette tilfælde er storme og andre trusler mod planeter med en atmosfære heller ikke bange.
Det antages, at siden gamle tider med vulkansk aktivitet på Månen og Mars kunne mange kilometer af tunneler op til 1 km brede forblive, i det mørke, som historien om koloniseringen af himmellegemer af mennesker godt kunne begynde.
Ud over stråling er en person stadig nødt til at løse mange problemer: at sikre en uafbrudt og pålidelig forsyning af ilt, at løse problemet med ernæring, at lære at komme sammen med de samme mennesker i lang tid osv. Unødvendigt at sige det under en betinget mission Selv til de nærmeste planeter er astronauter nødt til at løse medicinske problemer alene, f.eks. fjerne blindtarmbetændelse? I øjeblikket gennemgår alle, der går i rummet adskillige tests, men det er simpelthen umuligt at forsikre sig for alt. Som forskerne påpegede, vil et seks-mandsteam under en 900-dages rejse til Mars næsten uundgåeligt stå over for mindst en sag, når et af besætningsmedlemmerne har brug for presserende hjælp. Noget håb gives af det russisk-europæiske eksperiment "Mars-500"hvor besætningen på seks mennesker i et lukket rum på Jorden med succes boede "i flyvning" i 520 dage, idet de havde haft psykologiske og medicinske problemer.
Kære plads
Finansiering er rygraden i rumprojekter, og langt de fleste urealiserede rumprojekter er mislykkedes på dette tidspunkt. Selv fuldautomatiske projekter som Curiosity rover er milliarder af dollars værd. Flygtningen af en mand til Mars anslås til tider dyrere.
Selv projekter, hvor der ikke er behov for at tænke over livsstøttesystemer for mennesker, står ofte over for finansieringsproblemer på grund af de høje omkostninger til teknologi. For eksempel er omkostningerne ved James Webb Orbiting Telescope allerede oversteg 9 mia. Dollars, og det var planlagt at lancere det i rummet for 10 år siden. Hvis vi taler om omkostningerne ved bemande missioner, var det mest slående eksempel projektet fra Den Internationale Rumstation. Det anslås til $ 150 milliarder og er en af de dyreste ingeniørstrukturer i verden.
Desuden sikrer finansiering af et projekt i sig selv ikke dets succes. Sådanne projekter kræver en veludviklet videnskabelig base samt produktionsfaciliteter og infrastruktur, der er i stand til at understøtte stationen. USA bruger kun 3 milliarder dollars på dette årligt.
I henhold til NASA-beregninger kan omkostningerne til at udvikle, forberede og implementere en mission til Mars inden for 30 år overstige 450 milliarder dollars. Ifølge nogle estimater vil de samlede omkostninger til projektet være 1,5 billioner dollars! Et fantastisk beløb på baggrund af budgettet for det amerikanske luftfartsagentur, der gennemsnitligt koster ca. 20 milliarder dollars årligt. Selv hele mængden af det moderne marked for rumtjenester og teknologier når 350 milliarder dollars. Så omkostningerne ved en ekspedition er ikke mindre et problem end rumstråling.