След 50 години човечеството планира да се върне на Луната и малко по-късно прогнозира полет до Марс. Въпреки това е малко вероятно хората в близко бъдеще да бъдат предопределени значително да се отдалечат от земната орбита: много фактори пречат на това.
Космосът е не само последната, но и най-опасната граница. Това е най-екстремната от възможните среди, но именно през него се крие пътят към новите светове. За да стигне до тях, човек ще трябва да измисля нови двигатели, да се научи да издържа на радиация, да не умира от случайна драскотина и да не полудява. Възможно ли е?
С доставка до дома
Когато пътуват до екзопланети (космически тела извън Слънчевата система), основният проблем за съвременните изследователи - както живите, така и автоматите - не са неизвестните условия на обектите на изследване, а самото време, необходимо за подобно начинание. НАСА изтъкна основните проблеми, които ще възникнат поради факта, че с най-оптималното развитие на технологиите, пътуването ще отнеме години.
В наши дни основните двигатели се основават на химични процеси: горивото и окислителят се изгарят, за да образуват горещ газ. Поради нагряването, отработените газове изтичат с висока скорост от накрайника на ракетата, избутвайки ракетата в обратна посока. Уви, такива двигатели оставят малко място за маневриране на човек, тъй като скоростта на потока на газ е ограничена от температурата на горене. Дори теоретично пътуването до звездите на двигатели с химическо задвижване е нереалистично със сегашното ниво на технологиите. И така, космическият кораб, най-отдалеченият от Земята, Вояджър-1, който беше изстрелян през 1977 г., измина над 21 милиарда км за 40 години. Това е, без преувеличение, астрономическа цифра, но дори при това състояние на нещата Вояджър-1 ще достигне звездата AC +79 3888 (17 светлинни години от Слънцето), към която лети със скорост около 62 000 км / ч, само след 40 000 години.
Съвременните космически сонди са способни да развиват още по-високи скорости. Например, изкуственият спътник на Юпитер Juno е в състояние да достигне около 250 000 км / ч, докато наскоро стартираната соларна сонда Parker ще ускори до 692 000 км / ч. Но в тези проекти се постига висока скорост, наред с други неща, благодарение на гравитационните маневри: сондата минава близо до планетата и тя я пренася „със себе си“, ускорявайки я до орбиталната си скорост. Това е удобно в нашата система, но не е достатъчно за бързо пътуване до звездите: няма да има обекти за гравитационна маневра извън Слънчевата система. Освен това, колкото по-далече е една планета от една звезда, толкова по-бавно се движи.
Едно възможно решение на проблема е йонното задвижване. Принципът на неговото действие се основава на създаването на струен тласък на базата на йонизиран газ: електроните се разкъсват от молекулите, а получените заредени йони се ускоряват в електрическо поле. По този начин е възможно да се постигнат по-високи дебити на веществото от дюзите, в допълнение, този подход е по-енергоефективен (по-малко гориво се изразходва за ускорение). В резултат йонните двигатели теоретично дават възможност за постигане на безпрецедентни скорости: според изследователите Марс може да бъде достигнат само за 39 дни, вместо за седем месеца, които общо ще бъдат изразходвани за пътя към Червената планета от модула InSight, който ще кацне на Марс през ноември тази година. За съжаление, съществуващите йонни тяги са твърде слаби и могат да се използват само за корекция на орбитата.
Промоционално видео:
В Русия държавната корпорация "Росатом" се занимава с проекта за ядрен двигател за космонавтика, подробности не са разкрити
По-радикален подход, поне за колонизацията на Слънчевата система, могат да бъдат ядрените ракетни двигатели. Ядреният източник се нагрява от разпадането на радиоактивното вещество, като загрява работния флуид, който може да изтича с много по-висока скорост от тази в резултат на изгарянето на гориво и окислител в химически двигател. Те се опитаха да приложат този подход в началото на космическата епоха, по време на Студената война. Досега обаче използването им се ограничава от два фактора. Нежелателно е да изхвърлите голямо количество радиоактивни вещества в орбита: както показва практиката, понякога може да падне обратно. В допълнение, такъв двигател изисква сериозно охлаждане и в космоса топлината може да се отдава само чрез радиация, която отвежда енергия сравнително бавно, което ограничава мощността на ядрените двигатели. Слабите ядрени двигатели са по-лесни за замяна с йонни двигатели, които са по-малко опасни за Земята или по-познати реактивни двигатели, задвижвани от химическо гориво.
Използвайки съвременни материали и технологии, различни страни сега се опитват да разработят по-мощни модели ядрени и йонни двигатели. Потенциално те ще позволят няколко месеца да стигнат до Сатурн (за мисията Касини този път отне седем години). Днес ядрените двигатели се разработват, например, в Съединените щати: през 2017 г. НАСА и BWXT Nuclear Energy подписаха договор за разработване на двигателя. В Русия държавната корпорация Росатом се занимава с проекта за ядрен двигател за космонавтика, подробности не са разкрити.
Опасна среда
Дори при наличието на двигатели, които позволяват достигане на далечни планети или дори звезди за няколко месеца или години, въпросът за безопасността на екипажа на такъв кораб остава отворен. И основната заплаха няма да бъдат извънземни или астероиди, а радиация. Йонизиращото лъчение може да повреди ДНК, да причини проблеми в работата на почти всички системи на тялото и да обезсили всяко, дори най-обмисленото космическо предприятие с участието на човек.
Ако говорим за по-достъпния вариант днес (полет до Марс), тогава радиацията се превръща в един от основните проблеми, с които ще се сблъскат астронавтите. Ако на Земята човек е защитен от атмосферата и магнитното поле на планетата, тогава вече на МКС космонавтите са изложени на радиация десет пъти по-силно. Полетът до Червената планета с настоящото ниво на развитие на технологиите ще отнеме около 7 месеца. Към това трябва да се добави времето, прекарано на Марс, което няма защитно магнитно поле и плътна земна атмосфера, а също и обратният път трябва да се вземе предвид. Обобщавайки всички рискове, само радиационна заплаха може да направи билет до четвъртата планета от Слънцето смъртоносен. Следователно напримерOrion, разработван от Lockheed Martin, ще бъде оборудван със специално защитено убежище в случай на прекомерна слънчева активност и голямо освобождаване на радиоактивни частици. Имайте предвид, че в момента се използва подобно решение на МКС.
От древни времена вулканичната активност на Луната и Марс можеше да остави много километри тунели с ширина до 1 км.
Ако говорим за планетарно разширение, тогава за това учените предлагат да използват магнитни екрани или тераформиране в бъдеще. Има бюджетен вариант: италианските изследователи предложиха концепция за заселването на така наречените лава тръби - канали в дебелината на планетата, образувани при неравномерно охлаждане на лавата. Радиацията от космическото пространство в тях ще бъде минимална, тъй като ще бъде отслабена от горните слоеве на Марс. В този случай бури и други заплахи на планети с атмосфера също не се страхуват.
Предполага се, че от древни времена на вулканична активност на Луната и Марс са могли да останат много километри тунели с широчина до 1 км, в тъмнината на които историята на колонизацията на небесните тела от човека може да започне.
В допълнение към радиацията, човек все още трябва да реши много проблеми: да осигури непрекъснато и надеждно снабдяване с кислород, да реши проблема с храненето, да се научи да се разбира с едни и същи хора за дълго време и т.н. Излишно е да казваме, че по време на условна мисия дори до най-близките планети, астронавтите ще трябва сами да решават медицински проблеми, например премахване на апендицит? В момента всеки, който отиде в космоса, преминава през многобройни тестове, но е просто невъзможно да се застрахова срещу всичко. Както изследователите изтъкнаха, екип на шестима души по време на 900-дневно пътуване до Марс почти неизбежно ще се сблъска с поне един случай, когато един от членовете на екипажа се нуждае от спешна помощ. Известна надежда дава руско-европейският експеримент "Марс-500"по време на който екипажът от шест души в затворена стая на Земята успешно е живял "в полет" 520 дни, справяйки се с психологически и медицински проблеми.
Скъпо пространство
Финансирането е гръбнакът на космическите проекти и на този етап огромната част от нереализираните космически проекти са се провалили. Дори напълно автоматизирани проекти като роувъра Curiosity струват милиарди долари. Полетът на човек до Марс се оценява в пъти по-скъпо.
Дори проекти, при които не е необходимо да се обмислят системи за поддържане на живота, хората често са изправени пред проблеми с финансирането поради високата цена на технологиите. Например, цената на орбиталния телескоп James Webb вече надхвърли 9 милиарда долара и беше планирано да го изстреля в космоса преди 10 години. Ако говорим за цената на командированите мисии, най-яркият пример беше проектът на Международната космическа станция. Той е оценен на 150 милиарда долара и е една от най-скъпите инженерни структури в света.
Освен това финансирането на един проект само по себе си не гарантира успеха му. Такива проекти изискват добре развита научна база, както и производствени съоръжения и инфраструктура, способни да поддържат станцията. Само САЩ харчат 3 милиарда долара за това годишно.
Според изчисленията на НАСА, разходите за разработване, подготовка и изпълнение на мисия до Марс в рамките на 30 години може да надхвърлят $ 450 млрд. Според някои оценки общата стойност на проекта ще бъде 1,5 трилиона долара! Фантастична сума на фона на бюджета на Американската аерокосмическа агенция, който е средно около 20 милиарда долара годишно. Дори целият обем на съвременния пазар на космически услуги и технологии достига $ 350 млрд. Така че цената на експедиция е не по-малко проблем от космическата радиация.
