10 способов покорить космос, которые могут однажды сработать
Люди давно мечтают о путешествиях к далеким планетам; этот же вопрос больше века освещается в научной фантастике. В реальности существует много проблем, которые мешают нам осуществить это, в том числе и отсутствие адекватных технологий. Но это не останавливает ученых от теоретизации возможных способов освоения космического пространства, которые однажды могут стать вполне реальными.
Ионные двигатели
Ионные двигатели вряд ли станут чем-то новеньким для фанатов «Звездных войн», поскольку на них летали TIE Fighters. Кроме того, это вполне существующая технология, которую использовал зонд Dawn, запущенный в сентябре 1997 году, для изучения карликовых планет Весты и Цереры.
Ионные двигатели работают, когда атомы ксенона бомбардируются электронами, образуя ионы. В задней части двигателя находятся металлические сетки, заряженные на 1000 вольт, которые выстреливают ионы с огромной скоростью. Тяга довольно небольшая, но поскольку космос — это среда без трения и с нулевой гравитацией, она постоянно нарастает. Максимальная скорость, которую набрал Dawn, составляет 38 600 км/ч.
Ионные двигатели требуют минимального топлива. Они в 10 раз эффективней химических двигателей. Энергию они получают от больших солнечных батарей, поэтому нет никакой необходимости строить хранилище для топлива. Также это дает ионным двигателям в теории неисчерпаемый источник энергии.
Текущая проблема ионных двигателей заключается в том, что они слишком медленные, чтобы перевозить людей. Их можно было использовать, например, для транспортировки оборудования и припасов в марсианские колонии.
Bussard Ramjet
Как упоминалось выше, одной из самых больших проблем, стоящих на пути у космических путешествий, остается необходимое количество топлива. Для решения этой проблемы в 1960-х годах предложили создать так называемый Bussard Interstellar Ramjet.
Идея в том, что космический аппарат подбирает протоны, разбросанные во Вселенной, по мере путешествия. Если эти протоны затем можно синтезировать, космический аппарат по сути летит на ядерной ракете.
Правда, есть ряд проблем с концепцией Ramjet. Можно поднять только определенное количество протонов, а по мере подбора протонов также будет рождаться существенное сопротивление. Кроме того, есть небольшой вопрос о создании стабильно работающего устройства ядерного синтеза.
Движение на ядерном импульсе
Идея использования ядерной энергии для запуска космических аппаратов уходит корнями еще в 1950-е. Проект «Орион» был инициативой NASA, которое решило построить корабль размером с хороший небоскреб, запускающийся от взрыва ядерной бомбы под ним. Вы уже начинаете догадываться о связанных с проектом проблемах. Для начала после этого проекта должно остаться огромное количество радиации, да и сами астронавты получат отравление радиацией.
Когда бомба взорвется, она создаст электромагнитный импульс, который уничтожит бортовую электронику. И это если запуск еще будет успешным и не приведет к фатальным потерям. Проект «Орион» рассматривался в первую очередь потому, что мог доставить нас на Марс за три месяца. Обычному кораблю потребовалось бы восемнадцать.
Очевидно, проект «Орион» умер, но стоящая за ним идея живет. «Вояджер-1», «Вояджер-2» и «Кассини» использовали форму ядерной энергии на основе распада плутония, преобразуя ее в электричество, для своих полетов. К сожалению, запасы необходимого плутония на нашей планете подошли к концу, а запустить повторное производство довольно сложно, поскольку это побочный продукт создания ядерных бомб.
Движение на лазерных лучах
Аэрокосмический инженер Леик Мирабо в 1988 году пришел к идее использования движения на лазерных лучах, когда он работал над проектом ПРО «Звездных войн». Аппарат Мирабо должен был быть коническим. Мощный лазерный луч выстреливал бы с узкого конца конуса, содержащего параболический отражатель.
Это нагревало бы воздух внутри до 30 000 градусов, что приводило бы к взрывам, создающим тягу. Мирабо считал, что такой аппарат появится уже в ближайшие 20 лет, но его сверстники смотрели на эту идею со скепсисом.
Межзвездный аппарат «Дедал»
Британское межпланетное общество проводило исследования в течение пяти лет, начиная с 1973 года, изучая возможность отправки людей к звезде Барнарда, которая находится в шести световых годах от нас. Их решением стал межпланетный космический аппарат «Дедал» (Daedalus). Daedalus был гигантским аппаратом, тоже по размерам с хороший небоскреб, и точно должен был собираться на орбите Земли.
Как и проект «Орион», он должен был использовать двигатели синтеза. Гранулы топлива вводились бы на высокой скорости в реакционную камеру, где их поджигали бы пучки высокоэнергетических электронов. Первая ступень должна была поднять Земли 46 000 тонн топлива, вторая — небольшую часть корабля с 4000 тонн топлива. Топливом должен был стать гелий-3.
Гелий-3 — невероятная редкость на Земле, но на Луне, как полагают, его гораздо больше; также его можно найти в космических облаках. Сбор необходимого количества занял бы 20 лет. Гелий-3 также очень трудно поджечь в качестве топлива, поскольку требуется крайне много тепла. Но если бы проект выгорел, аппарат разогнался бы до 12,2% скорости света и достиг бы звезды Барнарда за 50 лет.
В 2009 году начались исследования в рамках проекта «Икар» (Icarus), которые должны показать, каким может стать межзвездное путешествие после стольких лет научного прогресса.
Верхом на астероиде
Одной из крупнейших проблем путешествий в космосе остается воздействие космических лучей. Если человеку необходимо 1000 дней, чтобы добраться до Марса, он получит такое облучение, что шансы на развитие рака вырастут с 1 до 19 процентов.
Космический аппарат состоит из легких материалов, а экраны от радиации слишком тяжелые. Поэтому профессор физики из Массачусетского технологического института считает, что лучшим способом преодолеть большие расстояния будет приземление на астероид и создание туннеля под его поверхностью.
Астероид должен быть 10 метров шириной и проходить в пределах нескольких миллионов километров от Земли и Марса, чтобы план сработал. Пока известно пять таких астероидов, и все они пройдут рядом с Землей до 2100 года. Путешествие будет в один конец, поскольку астероидов, которые летят туда и обратно, не существует. Впрочем, постоянно происходят новые открытия, поэтому, возможно, мы найдем и астероид, летящий от Марса к нам в нужный момент.
Солнечный парус
Хотя паруса сложно назвать высокими технологиями по современным меркам, в космическом контексте они получили хорошее обновление. Вместо использования ветра эти паруса будут задействовать энергию солнца. Солнечные паруса дадут космическому аппарату небольшую тягу, но поскольку в космосе нет трения, эти паруса будут постепенно набирать скорость.
К примеру, солнечный парус шириной в 400 метров сможет проходить больше двух миллиардов километров в год. Это быстрее, чем может проходить судно с химической тягой. Также было бы дешевле.
Проекты по использованию солнечных парусов тоже не редкость. Один от NASA называется Sunjammer, названный в честь рассказа Артура Кларка. Парус Sunjammer может быть изготовлен из материала каптона и быть в пять микрон толщиной, весить меньше 20 килограммов и в упакованном состоянии по размерам быть как стиральная машинка.
Другой вариант, созданный в честь Карла Сагана, очень скоро должен выйти на орбиту. Есть также теория, что солнечный парус может отвезти космический аппарат в другую солнечную систему. Такой парус будет размером с большой город и активным его центром будет мощный лазер.
Магнитный парус
Скорость большинства испускаемых Солнцем протонов и электронов варьируется от 400 до 600 километров в секунду. Магнитный парус мог бы использовать их энергию и отталкиваться от них. Петля проводящего материала может производить магнитное поле, которое перпендикулярно солнечному ветру, и это будет толкать аппарат в нужном направлении.
Проблема в том, что магнитный парус должен быть стокилометровой длины. Технологии, которые позволят сделать парус из сверхпроводящего материала таких размеров и поддерживать нужную температуру, пока просто недоступны сейчас. Магнитные паруса остаются теорией, пока не будет разработана нужная технология.
Червоточина
Выходцы из научной фантастики, червоточины вдохновляли людей с самого своего появления в теории в 1921 году. Хотя их существование допускается, прямых свидетельств этому пока не находили. Червоточины — это по сути туннели в космосе, через которые может пройти объект в теории. При этом червоточины нестабильны — если кто-то захочет пройти через одну из таких, ее стенки могут коллапсировать.
Для безопасного прохождения через червоточину аппарат должен использовать антигравитационную силу. Физики считают, что мы просто не соберем достаточно энергии. Если и существует червоточина, через которую могут пройти люди, то точно не в природе; однако достаточно развитая цивилизация могла бы построить ее. Поэтому пока мы не встретим или не построим ее, червоточина будет оставаться научно-фантастическим вымыслом.
Варп-двигатель
Ставшая популярной благодаря «Звездному пути», идея варп-двигателя позволяет путешествовать буквально быстрее скорости света, при этом не нарушая законы физики. Тем не менее ученые верят в возможность его реализации. Впервые идею предложил физик Мигель Алькубьерре: создать космический аппарат в форме мяча для регби с плоским кольцом вокруг. Правда, чтобы корабль полетел, вам нужен шар антиматерии размером с Юпитер.
Чтобы сделать такой космический аппарат возможным, Гарольд Уайт из NASA внес в проект изменения. В теории его модифицированный корабль будет требовать намного меньше антиматерии, порядка 500 килограммов. Он сможет искривлять пространство-время и достигать скорость в 10 раз быстрее скорости света. Путешествие к ближайшей звезде займет четыре-пять месяцев.
К сожалению, антиматерия чрезвычайно нестабильна. Всего треть грамма антивещества может высвободить столько же энергии, сколько было высвобождено при бомбардировке Хиросимы. Антиматерии в проекте Уайта потянет на 1,5 миллиона Хиросим, чего будет достаточно для уничтожения Земли.
Источник
Космос. Кто покорит его — люди или роботы?
Космос всегда очаровывал человека. Далекие звезды, планеты и черные дыры. Они захватывают воображение любого, кто способен поднять глаза в ночное небо…
В наши дни часто звучит мнение, что космос нам не нужен. Потому что мы должны в первую очередь навести порядок здесь, на нашей планете. Да, порядок навести нужно. Нужно научиться эффективнее тратить ресурсы. Нам просто жизненно необходимо задуматься об экологии. Все это, безусловно, важно. Но не стоить забыть о том, что как бы мы не экономили и бережно не относились к ресурсам, они все же не бесконечны…
Космос как будущее человечества
Поэтому у любого здравомыслящего человека нет никаких сомнений в том, что космос — это наше неизбежное будущее. И заниматься развитием технологий, которые позволят нам эффективно осваивать космическое пространство, нужно начинать прямо сейчас. В противном случае человечество неизбежно столкнется с угрозой гибели. Нам нужен космос, если мы хотим выжить в долгосрочной перспективе. Но как лучше сделать это? Должны ли мы посылать для исследований других планет людей? Или можно обойтись роботами?
Эти вопросы вызывают довольно бурные дискуссии. Да, роботизированное освоение космоса выглядит действительно намного проще и дешевле, чем отправка в космос живых людей. Ведь роботам не нужны сложные системы жизнеобеспечения. Роботам не нужны белки, жиры и углеводы. Механическим исследователям не нужен будет кислород. И многое-многое другое. Однако совершенно очевидно, что люди смогут изучить поверхность Марса, например, гораздо эффективнее, чем любой марсоход. Потому что человек, несмотря на всю свою незащищенность от суровых условий, которые имеет космос, обладает одним очень важным инструментом. Который стал величайшим эволюционным достижением жизни, которую мы знаем. Это — человеческий мозг.
Мы пока не научились, и вряд ли когда-нибудь научимся создавать что-то подобное. Только человек сможет проложить путь для других людей к жизни на других планетах. Никакая, даже самая изощренная автоматика, не в состоянии принимать творческие решения и находить выход из самых сложных ситуаций. Ни один из марсианских роверов НАСА, например, ни разу не устранил неисправность, полагаясь только на свои мозги.
Человек — исследователь
Да, посылать в космос человека гораздо дороже. К тому же такие экспедиции — это всегда риск. Но вся история человечества говорит о том, что этот риск всегда оправдан. Взамен мы получаем новые территории, новые ресурсы и новую жизнь. Хотите, чтобы люди летали в космос? Для этого нам просто необходимо сделать космические исследования дешевле и проще. Тогда у нас появится надежда на то, что однажды мы прогуляемся по пыльным тропинкам далеких планет.
Мы должны будем рано или поздно покорить космос. И не только потому, что нам будет нечего есть. А еще и потому, что люди по своей природе — исследователи и мечтатели. Естественной потребностью человека является жажда открытий, исследования новых миров и поиск ответов на самые сложные загадки мироздания. К большому сожалению, нынешняя реальность такова, что эту потребность сознательно заглушают. Это делают те, кто очень любит деньги. Они внушают человеку психологию безвольного потребителя. Но рано или поздно этот период нашей истории закончится. Потому что мы здесь для того, что бы познать Вселенную.
Возможность освоить другой мир, и стать по-настоящему космическим видом — наш шанс на спасение человечества. И хотя политики и бизнесмены не сильно беспокоятся о подобных глобальных проблемах, это вовсе не значит, что нам тоже нужно их игнорировать.
Источник
Почему человечеству нужно изучать космос
Прошло уже более полувека, как человек активно начал исследовать космос. С уверенностью можно сказать, что космонавтика наравне с компьютеризацией стала становым хребтом развития XX века. Сколько загадок, парадоксов, интересных фактов и перспектив хранят в себе эти бесконечные просторы. Космонавтика — это замечательная наука, и каждый мыслящий человек должен хоть немного интересоваться тем, что окружает нашу крошечную планету. Конечно, в последние годы постоянные новости о луноходах, МКС и Марсе, сделали из этих тем скорее избитые штампы. Но согласитесь, что покорение космоса, пожалуй, самое загадочное путешествие в истории человечества, которое только началось.
Космос — это необходимо
Космонавтика прочно вошла в нашу повседневную жизнь и принесла человечеству много преимуществ. Навигационные системы, прогнозы погоды, телевидение, телекоммуникации много другое — это все космос. Сколько жизней летчиков, моряков и обычных путешественников было спасено благодаря этим технологиям. Сейчас спутниковые телефоны уже не такие популярные, но они до сих пор остаются востребованными в своей нише. Разведывательные спутники несут пользу для государственной безопасности. И это лишь малая часть всех технологий, которые не были бы возможны без освоения космоса. В настоящее время в этом сегменте трудятся тысячи ученых и инженеров, которые постоянно совершенствуют и изобретают что-то новое.
Космос — это красиво
Сложно поспорить с тем, что космические виды по-настоящему красивы. И неважно, будь то съемки с Земли, орбиты или фотографии телескопов, далекие пейзажи небесных тел и различных галактик восхищают и радуют глаз. Если бы не космонавтика, мы бы даже не смогли увидеть, насколько прекрасна наша планета с высоты нескольких сотен километров.
Красота не исчезает и в нашей Солнечной системе. Чего только стоят фотографии пустынного рельефа Марса или далекого холодного Нептуна. А если заглянуть за пределы нашей Галактики, то здесь развернутся восхитительные виды туманностей, черных дыр и отдаленных галактик. Благодаря компьютерным технологиям человечество получило возможность получать и обрабатывать сотни тысяч фотографий с космических телескопов и зондов.
Космос — это познавательно
В начале прошлого века люди были уверены, что Марс появился раньше Земли, а Венера позже. В связи с этим, человечество ожидало увидеть на Красной планете разрушенные руины древних цивилизаций, а на Венере — динозавров или первых людей. С появлением космических станций, все стало на свои места. Теперь мы знаем, что кроме бактерий на Марсе жить никто не может, а Венера с её раскаленной поверхностью и вовсе мертва. Теперь каждый ребёнок может знать, что единственный спутник с атмосферой в Солнечной системе — это Титан, а рельеф его поверхности похож на земной с горами, долинами и дюнами.
Ученым стало известно, что на Плутоне существует подземный ледяной океан, а взрыв сверхновой звезды за 10 минут выделяет количество энергии большее, чем Солнце за 10 миллиардов лет. Подобных фактов можно назвать неисчислимое количество. О каждой отдельной планете или звезде можно говорить часами, а потом ещё месяцами рассказывать о черных дырах, туманностях и квазарах. Просто задумайтесь, сколько интересных открытий было сделано с помощью космонавтики, и сколько еще предстоит сделать.
Космос — это грандиозные проекты
Со времён первого полета Гагарина человечество шагнуло далеко вперед в освоении космоса, а цели становились все более амбициозными. Однако у всего прогресса есть своя цена. В этом случае цена слишком высока, в прямом и переносном смысле. Самым дорогим космическим проектом стала МКС. Стоимость создания и поддержания в работоспособном состоянии станции близиться к отметке в $150 млрд. Станцию весом более 400 тонн собирали космические агентства по всему миру и к настоящему на ней уже восемнадцать лет непрерывно находятся космонавты. Над американской пилотируемой лунной программой «Аполлон» работало больше 400 тысяч человек, и было потрачено около $26 млрд. К похожим грандиозным проектам можно ещё отнести многоразовые космические шаттлы NASA, систему глобального позиционирования и космические телескопы.
Космос — это сложные технологии
С самого зарождения космонавтика связана со сложной и интересной техникой. Сложно поверить в то, что прошло уже практически сорок лет с тех пор, как были запущены первые зонды «Вояджер», а они до сих пор работают и передают бесценную информацию на Землю. Похожие результаты демонстрируют, например, марсоходы. «Оппортьюнити» превзошел свой гарантийный срок в 90 дней уже более чем в 50 раз. Кроме надежности космическая техника отличается и превосходной точностью. Например, многие телескопы способны получить снимок с разрешением более 20 микросекунд дуги. Это сравнимо с размером спичечного коробка на поверхности Луны, сфотографированного с Земли. Отдельного разговора заслуживают космические корабли, международные космические станции, спутники и многое другое. Все это делает космонавтику одной из самых высокотехнологических и дорогостоящих наук на сегодняшний день.
Космос — это значимые люди
Космос не терпит людей со слабой психикой и нытиков. Для космонавтов нет стандартов красоты, но есть много других требований, которым обычный человек не сможет соответствовать. Конечно, мы не знаем поименно всех космонавтов, но все они наравне с легендами космонавтики, вложили существенный вклад в развитие человечества.
Космос — это славная история и перспективное будущее
От истории космонавтики захватывает дыхание. Человечество прошло длинный путь, который был полон головокружительных побед и громких неудач. Воздушные замки и внеземные цивилизации мечтателей и фантастов. Наблюдения древних астрономов. Первые эксперименты Циолковского. Покорение техники и физики пионерами космонавтики. Герои, ставшие первыми, и те, кто отдал свою жизнь во имя прогресса. Все это позволило достигнуть того, что мы можем видеть сейчас.
Без преувеличения можно сказать, что сейчас космонавтика находится ещё на стадии её зарождения. Даже сложно представить, сколько значимых и интересных достижений ждет людей впереди. Покорение Марса, основание космических колоний, полет за пределы Солнечной системы и многое другое. Нам остается только ждать и наблюдать за всеми значимыми открытиями и экспериментами, которые с каждым днем приближают человечество к будущему.
Вывод
Вне зависимости от того, кто вы, космос готов открыть для вас свои сокровища. Прекрасные истории, открытия, захватывающая воображение техника и замечательные люди. Далекая красота и широкие возможности. Космос — это прекрасно!
Для тех, кто хочет знать больше
Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.
Источник