Efter 50 år planerar mänskligheten att återvända till månen och lite senare förutspår en flygning till Mars. Det är emellertid osannolikt att människor inom en snar framtid är avsedda att avsevärt röra sig från jordens bana: många faktorer stör detta.
Rymden är inte bara den sista utan också den farligaste gränsen. Detta är den mest extrema miljön, men det är genom det att vägen till nya världar ligger. För att komma till dem måste en person uppfinna nya motorer, lära sig att motstå strålning, inte dö av en oavsiktlig repa och inte bli galen. Är det möjligt?
Med hemleverans
När man reser till exoplaneter (rymdkroppar utanför solsystemet) kommer huvudproblemet för moderna forskare - både levande och automatiska - inte att vara de outforskade villkoren för studieobjekten, utan själva tiden som krävs för ett sådant företag. NASA framhävde de huvudsakliga problemen som kommer att uppstå på grund av det faktum att med den mest optimala utvecklingen av tekniska medel kommer resan att ta år.
Numera är de viktigaste motorerna baserade på kemiska processer: bränsle och oxidator bränns för att bilda varm gas. På grund av uppvärmningen strömmar avgaserna ut med hög hastighet från raketmunstycket och skjuter raketen i motsatt riktning. Tyvärr lämnar sådana motorer litet handlingsutrymme för en person, eftersom gasflödet är begränsat av förbränningstemperaturen. Även teoretiskt är en resa till stjärnorna på motorer med kemisk framdrivning orealistisk med dagens tekniknivå. Så rymdskeppet, det mest avlägsna från jorden, Voyager-1, som lanserades 1977, täckte över 21 miljarder km på 40 år. Detta är, utan överdrift, en astronomisk figur, men även med detta tillstånd kommer Voyager-1 att nå stjärnan AC +79 3888 (17 ljusår från solen), mot vilken den flyger med en hastighet av cirka 62 000 km / h, först efter 40 000 år gammal.
Moderna rymdsonder kan utveckla ännu högre hastigheter. Till exempel kan Jupiters konstgjorda satellit Juno nå ungefär 250 000 km / h, medan den nyligen lanserade Parker Solar Probe accelererar till 692 000 km / h. Men i dessa projekt uppnås hög hastighet bland annat på grund av tyngdkraftsmanöver: sonden passerar nära planeten, och den bär bort den "med den" och påskyndar den till sin omloppshastighet. Detta är bekvämt i vårt system, men inte tillräckligt för snabba resor till stjärnorna: det kommer inte att finnas några objekt för gravitationsmanöver utanför solsystemet. Dessutom, ju längre en planet kommer från en stjärna, desto långsammare rör sig.
En möjlig lösning på problemet är en jon-enhet. Principen för dess drift är baserad på skapandet av jetström baserat på joniserad gas: elektroner rivs från molekyler, och de resulterande laddade jonerna accelereras i ett elektriskt fält. Således är det möjligt att uppnå högre flödeshastigheter för ämnet från munstyckena, dessutom är denna strategi mer energieffektiv (mindre bränsle spenderas på acceleration). Som ett resultat gör jonmotorer teoretiskt möjligt att uppnå oöverträffade hastigheter: enligt forskare kan Mars nås på bara 39 dagar i stället för sju månader, som totalt kommer att tillbringas på vägen till Röda planeten av InSight-modulen, som ska landa på Mars i november. Tyvärr är de befintliga jonstrusterarna för svaga och kan endast användas för bankkorrigering.
Kampanjvideo:
I Ryssland är det statliga företaget "Rosatom" engagerat i projektet med en kärnkraftsmotor för kosmonautik, detaljer har inte avslöjats
Ett mer radikalt tillvägagångssätt, åtminstone för koloniseringen av solsystemet, kan vara kärnraketmotorer. Kärnkällan värms upp genom sönderfallet av det radioaktiva ämnet och värmer arbetsfluiden, som kan strömma ut med en mycket högre hastighet än den som är resultatet av förbränning av bränsle och oxidator i en kemisk motor. De försökte tillämpa denna strategi i början av rymdåldern, under det kalla kriget. Fram till nu begränsas deras användning av två faktorer. Det är oönskat att kasta en stor mängd radioaktiva ämnen i omloppsbana: som praxis visar kan det ibland falla tillbaka. Dessutom kräver en sådan motor allvarlig kylning, och i rymden kan värme avges endast genom strålning, som transporterar energi relativt långsamt, vilket begränsar kraften hos kärnmotorer. Svaga kärnmotorer är lättare att ersätta med jonmotorer som är mindre farliga för jorden eller mer kända jetmotorer som drivs med kemiskt bränsle.
Med hjälp av moderna material och tekniker försöker olika länder nu utveckla mer kraftfulla modeller av kärnkrafts- och jonmotorer. Potentiellt kommer de att tillåta flera månader att komma till Saturn (för Cassini-uppdraget tog denna väg sju år). Idag utvecklas kärnkraftsmotorer till exempel i USA: 2017 tecknade NASA och BWXT Nuclear Energy ett kontrakt för att utveckla motorn. I Ryssland är det statliga företaget Rosatom engagerat i projektet med en kärnkraftsmotor för kosmonautik, detaljer har inte avslöjats.
Farlig miljö
Även i närvaro av motorer som gör det möjligt att nå avlägsna planeter eller till och med stjärnor inom några månader eller år förblir frågan om säkerheten för besättningen på ett sådant fartyg öppen. Och det största hotet kommer inte att vara utlänningar eller asteroider, utan strålning. Joniserande strålning kan skada DNA, orsaka problem i drift av nästan alla kroppssystem och upphäva alla, till och med det tankeväckande, rymdföretag som involverar en person.
Om vi pratar om det billigare alternativet idag (flyg till Mars), är det strålning som blir ett av de största problemen som astronauter kommer att möta. Om på jorden en person skyddas av atmosfären och planetens magnetfält, utsätts kosmonauterna redan på ISS för strålning tio gånger starkare. Flyget till Red Planet med den nuvarande tekniska utvecklingen kommer att ta ungefär sju månader. Till detta måste läggas den tid som tillbringas på Mars, som inte har ett skyddande magnetfält och en tät jordatmosfär, och även vägen tillbaka måste beaktas. Sammanfattning av alla risker, endast ett strålningshot kan göra en biljett till den fjärde planeten från solen dödlig. Därför, till exempel,Orion som utvecklas av Lockheed Martin kommer att utrustas med ett speciellt skyddat skydd i händelse av överdriven solaktivitet och stor frisättning av radioaktiva partiklar. Observera att en liknande lösning för närvarande används på ISS.
Sedan antiken kan vulkanisk aktivitet på månen och Mars ha lämnat många kilometer tunnlar upp till 1 km breda.
Om vi talar om planetutvidgning, föreslår forskare att använda magnetiska skärmar eller terraforma i framtiden. Det finns ett budgetalternativ: italienska forskare föreslog ett koncept för bosättning av de så kallade lavarören - kanaler i planetens tjocklek, bildade under ojämn kylning av lava. Strålning från det yttre rymden i dem kommer att vara minimal, eftersom det kommer att försvagas av de övre lagren av Mars. I detta fall är stormar och andra hot på planeter med en atmosfär inte heller rädda.
Det antas att sedan forntida tider med vulkanaktivitet på månen och Mars, många kilometer av tunnlar upp till 1 km breda kunde kvarstå, i det mörker som historien om mänsklig kolonisering av himmelkroppar kunde börja.
Förutom strålning måste en person fortfarande lösa många problem: att säkerställa en oavbruten och pålitlig försörjning av syre, att lösa problemet med näring, att lära sig komma överens med samma människor under lång tid, etc. Naturligtvis under ett villkorat uppdrag även till de närmaste planeterna kommer astronauter att behöva lösa medicinska problem på egen hand, till exempel att ta bort blindtarmsinflammation? För närvarande genomgår alla som går ut i rymden många test, men det är helt enkelt omöjligt att försäkra sig mot allt. Som forskarna påpekade kommer ett sexmannarslag under en resa på 900 dagar till Mars nästan oundvikligen att möta minst ett fall när en av besättningsmedlemmarna behöver brådskande hjälp. Vissa hopp ges av det ryska-europeiska experimentet "Mars-500"under vilken besättningen på sex personer i ett stängt rum på jorden framgångsrikt bodde "i flykt" i 520 dagar och hanterade psykologiska och medicinska problem.
Kära utrymme
Finansiering är ryggraden i rymdprojekt, och de allra flesta orealiserade rymdprojekt har misslyckats i detta skede. Även helt automatiserade projekt som Curiosity rover är värda miljarder dollar. En mans flygning till Mars beräknas ibland dyrare.
Till och med projekt där det inte finns behov av att tänka på livssupportsystem för människor får ofta finansieringsproblem på grund av de höga teknikkostnaderna. Till exempel har kostnaden för James Webb Orbiting Telescope redan överskridit 9 miljarder dollar, och det var planerat att lansera det i rymden för tio år sedan. Om vi pratar om kostnaden för bemannade uppdrag, var det mest slående exemplet projektet för den internationella rymdstationen. Det uppskattas till 150 miljarder dollar och är en av de dyraste tekniska strukturerna i världen.
Dessutom garanterar inte ett projekt i sig självt att det lyckas. Sådana projekt kräver en väl utvecklad vetenskaplig bas samt produktionsanläggningar och infrastruktur som kan stödja stationen. USA ensam spenderar tre miljarder dollar på detta årligen.
Enligt NASA-beräkningar kan kostnaden för att utveckla, förbereda och genomföra ett uppdrag till Mars inom 30 år överstiga 450 miljarder dollar. Enligt vissa uppskattningar kommer den totala kostnaden för projektet att uppgå till 1,5 biljoner dollar! Ett fantastiskt belopp mot bakgrund av budgeten för American Aerospace Agency, som i genomsnitt uppgår till cirka 20 miljarder dollar per år. Till och med hela volymen på den moderna marknaden för rymdtjänster och teknik når 350 miljarder dollar. Så kostnaden för en expedition är inte mindre ett problem än rymdstrålning.
