Шесть космических проблем освоения космоса
Человечество ведет свое начало из Африки. Но мы не остались там, не все из нас — тысячи лет наши предки расселялись по континенту, а после покинули его. И когда они пришли к морю, то построили лодки и поплыли через огромные расстояния к островам, о существовании которых знать не могли. Почему? Возможно, по той же причине мы смотрим на Луну и на звезды и задаемся вопросом: а что там? Можем ли мы туда попасть? Ведь таковы мы, люди.
Космос, конечно, бесконечно более враждебный для людей, чем поверхность моря; покинуть земную гравитацию сложнее и дороже, чем оттолкнуться от берега. Те первые лодки были передовыми технологиями своего времени. Мореплаватели тщательно планировали свои дорогие, опасные путешествия, и многие из них погибли, пытаясь выяснить, что там за горизонтом. Почему мы тогда продолжаем?
Можно было бы поговорить о бесчисленных технологиях, от небольших продуктов для удобства до открытий, которые позволили предотвратить массу смертельных случаев или спасти кучу жизней больных и раненых.
Можно было бы поговорить о том, что не стоит нам всем отсиживаться на одной планетке, ожидая хорошего удара метеорита, чтобы присоединиться к нелетающим динозаврам. И вы заметили, как меняется погода?
Можно было бы поговорить о том, что всем нам легко и приятно работать над проектом, который не включает убийство себе подобных, который помогает нам понять нашу родную планету, искать способы жить и, что особенно важно, выживать на ней.
Можно было бы поговорить о том, что убраться из Солнечной системы подальше — весьма неплохой план, если человечеству повезет выжить в следующие 5,5 миллиарда лет и Солнце расширится достаточно, чтобы поджарить Землю.
Можно было бы поговорить обо всем этом: о причинах, по которым мы должны найти способ поселиться подальше от этой планеты, построить космические станции и лунные базы, города на Марсе и поселения на спутниках Юпитера. Все эти причины приведут нас к тому, что мы посмотрим на звезды за пределами нашего Солнца и скажем: можем ли мы добраться туда? Будем ли?
Это огромный, сложный, почти невозможный проект. Но когда это останавливало людей? Мы родились на Земле. Останемся ли мы здесь? Нет, конечно.
Проблема: взлет. Преодолеть гравитацию
Это выливается в серьезный «упс» в денежном эквиваленте. Чтобы просто запустить марсоход «Кьюриосити», понадобилось 200 миллионов долларов, одна десятая бюджета миссии, и любой экипаж миссии будет отягощен оборудованием, необходимым для поддержания жизни. Композитные материалы вроде сплавов экзотических металлов могут снизить вес; добавьте к ним более эффективное и мощное топливо и получите нужное ускорение.
Но лучшим способом сэкономить денег будет возможность повторного использования ракеты. «Чем выше число рейсов, тем выше будет экономическая отдача, — говорит Лес Джонсон, технический ассистент Advanced Concepts Office NASA. — Это путь к резкому снижению стоимости». SpaceX пытается сделать свою ракету Falcon 9, к примеру, многоразовой. Чем чаще вы летаете в космос, тем дешевле это выходит.
Проблема: тяга. Мы слишком медленные
Проблема: космический мусор. Там, наверху — минное поле
Поздравляем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы прорветесь во внешний космос, к вам с тыла зайдет парочка старых спутников, изображающих кометы, и попытается протаранить топливный бак. И нет больше ракеты.
Это проблема космического мусора, и она весьма актуальна. Американская сеть космического наблюдения смотрит за 17 000 объектов — каждый размером с футбольный мяч — которые носятся вокруг Земли на скорости свыше 35 000 км/ч; если считать с кусками до 10 сантиметров в диаметре, обломков будет свыше 500 000. Крышки от фотоаппаратов, пятна краски — все это может создать пробоину в критической системе.
Мощные щиты — слои металла и кевлара — могут защитить от крошечных кусочков, но ничто не спасет вас от целого спутника. 4000 таких вращается вокруг Земли, большая часть из них уже отработали свое. Центр управления полетами выбирает наименее опасные маршруты, но отслеживание не идеально.
Проблема: навигация. В космосе нет GPS
Deep Space Network, коллекция антенн в Калифорнии, Австралии и Испании — это единственный инструмент навигации в космосе. Начиная студенческими зондами и заканчивая «Новыми горизонтами», летящим через пояс Койпера, все полагается на работу этой сети. Сверхточные атомные часы определяют, сколько необходимо сигналу, чтобы добраться от сети до космического аппарата и обратно, и навигаторы используют это для определения положения аппарата.
Но по мере роста числа миссий, сеть становится перегруженной. Коммутатор часто забит. NASA спешно работает, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих аппаратах сократят время передачи вдвое, позволив определять расстояния с помощью односторонней связи. Лазеры с повышенной пропускной способностью смогут обрабатывать большие пакеты данных, вроде фотографий или видео.
Проблема: космос большой. Варп-двигателей пока не существует
Самый быстрый объект, который люди когда-либо строили, это зонд Helios 2. Сейчас он мертв, но если бы звук мог распространяться в космосе, вы услышали бы, как он свистит, проносясь мимо Солнца на скорости свыше 252 000 км/ч. Это в 100 раз быстрее пули, но даже двигаясь на такой скорости, вам потребовалось бы 19 000 лет, чтобы достичь ближайшего соседа Земли по звездам. Никто пока даже и не думает отправляться так далеко, потому что единственное, что можно встретить за такое время, — смерть от старости.
Чтобы победить время, потребуется много энергии. Возможно, придется разрабатывать Юпитер в поисках гелия-3 для поддержки ядерного синтеза — при условии, что вы построили нормальные термоядерные двигатели. Аннигиляция вещества и антивещества даст больший выхлоп, но контролировать этот процесс весьма сложно. «Вряд ли вы стали бы делать это на Земле, — говорит Лес Джонсон, работающий над сумасшедшими космическими идеями. — В космосе — да, так что если что-то пойдет не так, вы не уничтожите континент». Как насчет солнечной энергии? Все, что нужно, это парус размером с небольшое государство.
Впрочем, легко сказать, но трудно сделать. Человечеству потребуется несколько эйнштейнов, работающих в масштабах Большого адронного коллайдера, чтобы увязать все теоретические выкладки. Вполне возможно, что однажды мы сделаем открытие, которое все изменит. Но никто не будет делать ставку на случайность. Потому что моменты открытия требуют финансирования. Но лишних денег у физиков сферы элементарных частиц и у NASA нет.
Проблема: Земля только одна. Не смело вперед, а смело остаемся
Пару десятилетий назад фантаст Ким Стэнли Робинсон набросал будущую утопию на Марсе, построенную учеными перенаселенной и задыхающейся Земли. Его трилогия о Марсе показала убедительный повод колонизации Солнечной системы. Но на самом деле зачем, если не ради науки, нам двигаться в космос?
Жажда исследований таится у нас в душе — о таком манифесте многие из нас слышали и не раз. Но ученые давно выросли из шинели мореплавателей. «Терминология первооткрывателей была популярна 20-30 лет назад, — говорит Хайди Хаммел, которая занимается расстановкой приоритетов исследований в NASA. С тех пор, как зонд «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона в прошлом июле, «мы исследовали каждый образец среды в Солнечной системе хотя бы раз», говорит она. Люди, конечно, могут копаться в песочнице и изучать геологию далеких миров, но поскольку этим занимаются роботы, нет нужды.
Конечно, в такой перспективе нет ничего хорошего. «Появляется нравственная угроза, — говорит Робинсон. — Люди думают, что если мы испоганили Землю, мы всегда можем отправиться к Марсу или к звездам. Это губительно». Насколько нам известно, Земля остается единственным пригодным для жизни местом во Вселенной. Если мы покинем эту планету, сделать это придется не по прихоти, а по необходимости.
Источник
3 причины, почему человечество не освоит космос в ближайшие сотни лет
Мы мечтаем о покорении космоса: запускаем спутники по всей Солнечной системе, готовимся высадиться на Луну и Марс. Но если оценить наши возможности, станет понятно: далекие планеты и звезды для нас лишь мечта. Поговорим о 3 причинах, почему мы не освоим космос в ближайшие сотни лет!
Радиация и безжизненный космос
Наша планета – единственное в Солнечной системе место, благоприятное для нас. На других планетах нет кислородной атмосферы, воды в жидком виде, магнитного поля, температуры слишком низкие или слишком высокие. Как осваивать космос, когда он такой недружелюбный?
США, Европа, Россия и Китай соревнуются в том, кто первый высадится на Марсе и создаст там поселение. А зачем? Только чтобы получить звание «первые на Красной планете»? Человек не протянет без скафандра даже 5 минут, и любая авария на космической базе станет для неё последней
Возможно, где-то вдали есть другие планеты с подходящими для нас условиями. Но мы не сможем долететь до них с нынешними технологиями, пока ракета летит на реактивной тяге с помощью сжигания топлива.
А изобрести новый сверхскоростной двигатель мы не сможем в ближайшие сотни лет. Современная наука основана на невозможности путешествовать быстрее скорости света. И у нас нет ни одного доказательства, что это вообще возможно.
Низкая продолжительность жизни
63 года назад человечество запустило первый спутник. Для нас это огромный срок. Но в масштабах Вселенной это менее секунды. Чтобы долететь на скорости света до центра галактики, нам нужно 27 тысяч лет. А до соседней галактики – 2.5 миллиона!
Человеческая жизнь слишком коротка для освоения космоса. Даже если мы будем жить 100, 120 или 200 лет, этого не хватит для полёта к другим звёздам. А другие галактики и вовсе останутся в мечтах
Возможно, мы всё же сможем когда-нибудь отправиться к дальним звёздам. Для этого нам нужно соорудить огромный корабль, который будет лететь сотни лет. На нём будут рождаться, жить и умирать целые поколения людей. Этакое космическое государство, которое однажды создаст поселение на далёкой звезде 🙂
Слабая поддержка со стороны общества и государств
Человечество явно не готово к освоению космоса. Хотя бы потому, что не интересуется им. Сможете ли вы назвать планеты по порядку от Солнца?
Вот они: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Среди моих друзей и знакомых лишь один человек смог перечислить в правильном порядке. Остальным не помогло даже высшее образование
Государства тоже не интересуются космосом . Бюджет Роскосмоса – около 200 миллиардов рублей ежегодно. Это лишь 1% от всех расходов страны. Для сравнения, мы тратим на военную сферу в 20 раз больше.
Самое интересное, что мы тратим на космос даже больше денег, чем Китай, Индия или Япония. А США выделяет лишь 0.5% от своего бюджета на космическую программу
Чтобы человек закрепился в космосе, мы должны начать им интересоваться. И тратить на его освоение в 5-10 раз больше средств, чем сейчас
P.S. цель этой статьи – не уничтожить мечты о покорении космоса, а показать слабые места. Я назвал то, с чем нужно бороться, чтобы мечты стали реальностью 🙂 Прочтите также материал о главной причине, почему космос останется недоступным для нас
Автор статьи — Алексей Удоратин. Специально для канала «МИР НАУКИ: интересное вокруг»
Источник
Если в космосе вакуум, то от чего отталкиваются космические корабли? И почему космонавты спокойно выходят в открытый космос?
Для начала определимся, что такое на самом деле вакуум. В физике под вакуумом понимается пространство, концентрация в котором молекул газа значительно ниже, чем в атмосфере планеты. Количественно охарактеризовать его можно с помощью отношения свободного пробега частиц в среде к размеру пространства, в котором присутствует этот вакуум.
В зависимости от этого показателя, а также от давления, различают низкий, средний и высокий вакуум. В последнем типа давлений самое низкое и такой вакуум ближе всего к космическим условиям. Однако, не стоит забывать, что понятие вакуума не учитывает концентрацию элементарных частиц, таких как фотоны. Но они имеют достаточно серьезный импульс и могут оказывать на объекты значительное влияние за счет давления света. Таким образом мы пришли к первой возможности движения в космосе — солнечному парусу. Этот тип двигателей можно использовать только в непосредственной близости к звездам, так как он основан на «толкании» объекта фотонами излучения, исходящего от звезды. Медленно, но верно такой двигатель позволяет достичь внушительной скорости, так как объект будет двигаться с постоянным ускорением.
Второй — и самый распространенный на сегодня — тип двигателей для движения в космосе — реактивные. Грубо говоря, они основаны на третьем законе Ньютона: силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны. В таком типе двигателей из сопла выбрасывается очень горячий газ с высоким ускорением. Если перемножить эти два параметра для газа, то мы получим силу, с которой он действует на тело. А если затем разделим эту силу на массу тела, то получим ускорение, которое объект получит, когда «извергнет» рассчитанное ранее количество газа. Таким образом, если кратко, то в космосе корабли «отталкиваются» от газа, который сами же извергают: газ в этом случае движется в противоположную от ракеты сторону.
Источник
Что мешает развиваться россйскому космосу
В последние годы космическая отрасль активно развивается, на космическом рынке появляются новые игроки , внедряются новые технологии , а так же ставятся новые задачи и цели .
Россия, в свою очередь, многие годы оставалась возможно самым значимым и жизненно необходимым игроком на космическом рынке, особенно на фоне отказа от программы «Спейс-Шаттл», когда российские технологии стали единственным способом доставки экипажей на международную космическую станцию (МКС) . Начиная с 2011 года и по сегодняшний день космический корабль «Союз» является единственным способом достигнуть МКС, поэтому космическим агентствам других стран приходится выкупать места для своих астронавтов.
Кажется, что с российской космонавтикой всё в порядке , ведь сложилась ситуация, когда западные космические агентства попросту зависимы от Роскосмоса, который в свою очередь может диктовать свои условия оставаясь монополистом, однако, как мы можем заметить, развитие национальных космических программ идет крайне медленно и мы постараемся выяснить почему так происходит.
Зависимость западных космических агентств напрямую влияет на качество российских исследований, ведь вместо трех российских космонавтов теперь можно отправить только двух . Помимо сокращения экипажей, такая зависимость породила еще один, малозаметный на первый взгляд фактор, который тормозит развитие и внедрение новых технологий. На протяжении 9 лет схема с арендой мест в союзах — попросту устраивала руководство Роскосмоса, ведь почти десятилетие у «Союза» не было какого-либо конкурента и в разработке чего-то нового не видели смысла . Конечно в недрах госкорпорации велись разработки, однако темпы и конечные результаты оставляют желать лучшего.
Как доказательство вышесказанному — космический корабль «Орел», разработка которого ведется еще с 2009 года , однако дело дальше создания макетов корпуса и проектирования отдельных узлов не ушло.
Западные космические агенства наоборот, понимая, что быть постоянно зависимыми от России — опасно , занялись разработкой собственных носителей и кораблей, которые позволят отказаться от российских услуг.
Получается, что Роскосмос стал заложником собственного успеха , будучи уверенными в своем лидерстве, на разработку технологий нового поколения внимания не уделяли, а теперь когда на горизонте видны конкуренты, придется оперативно навёрстывать упущенное время. Схема: работает — не трогай долгое время прекрасно работала , но время идет и требует нововведений , а утрата лидерства на продолжительное время может обернуться серьезными последствиями , особенно на фоне напряженных отношений между странами.
Сказать, что в российском космосе всё плохо — нельзя , но и сказать что всё хорошо — не совсем правильно . В Роскосмосе есть достойные проекты, хорошие конструкторы и отличные идеи, но вот планирование и анализ к сожалению сильно хромает , и это сильно влияет на целую отрасль, утягивая её на дно.
Однако, отчаиваться не стоит , ситуация в скором времени может радикально измениться, ведь скоро у технологий роскосмоса в скором времени появятся сильные конкуренты и чтобы сохранить за собой положение на рынке — придется активно работать . К счастью, первые движения в нужном направлении уже наблюдаются , буквально несколько дней назад госкорпорация заявила о старте разработки замены кораблю «Союз» на базе того самого «Орла».
Будем надеяться, что ситуация изменится в пользу Роскосмоса и в скором времени мы увидим активное развитие отечественного космоса. Предлагаю обсудить состояние Роскосмоса в комментариях!
На сегодня всё, спасибо за внимание, если вам интересна космонавтика — подписывайтесь на канал! Так вы не пропустите множество интересных публикаций!
Источник