Ce s-a întâmplat? O mulțime de lucruri, inclusiv războiul din Vietnam, scandalul Watergate etc. Dar dacă te uiți la rădăcină și scapi de tot ceea ce este temporar și nesemnificativ, se dovedește că de fapt există un singur motiv: banii.

Uneori uităm că călătoriile în spațiu sunt foarte scumpe. A pune doar o jumătate de kilogram de orice pe orbita Pământului costă 10.000 de dolari. Imaginați-vă o statuie din aur solid în mărime naturală a lui John Glenn și vă veți face o idee despre costul unor astfel de proiecte. Mersul pe Lună ar necesita aproximativ 100.000 USD per kilogram de sarcină utilă. Un zbor spre Marte ar costa 1 milion de dolari pe kilogram (aproximativ greutatea diamantelor).

Apoi, în anii 1960, problema prețului practic nu a fost luată în considerare: totul a fost acoperit de entuziasmul general și de creșterea cursei spațiale cu rușii. Realizările spectaculoase ale curajoșilor astronauți au compensat costul zborului spațial, mai ales că ambele părți au fost dispuse să facă tot posibilul pentru a menține onoarea națională. Dar nici măcar superputerile nu pot suporta o asemenea sarcină timp de multe decenii.

Totul este trist! Au trecut peste 300 de ani de când Sir Isaac Newton a notat pentru prima dată legile mișcării și suntem încă captivați de calcule simple. Pentru a arunca un obiect pe orbita joasă a Pământului, acesta trebuie accelerat la o viteză de 7,9 km/sec. Pentru a trimite un obiect într-o călătorie interplanetară și pentru a-l muta dincolo de câmpul gravitațional al Pământului, trebuie să îi dăm o viteză de 11,2 km/s (Și pentru a obține această cifră magică - 11,2 km/s, trebuie să folosim a treia lege a dinamicii a lui Newton). : fiecare acțiune generează o reacție egală, ceea ce înseamnă că racheta poate accelera, aruncând gaze fierbinți în direcția opusă, aproape în același mod în care un balon zboară prin cameră dacă îl umflați și eliberați supapa.) Deci, calcularea costului a călătoriilor în spațiu folosind legile lui Newton nu este deloc dificilă. Nu există o singură lege a naturii (nici fizică, nici inginerie) care să ne interzică să explorăm sistemul solar; totul tine de cost.

Dar acest lucru nu este suficient. Racheta trebuie să transporte combustibil, ceea ce îi crește semnificativ sarcina. Avioanele pot ocoli parțial această problemă prin captarea oxigenului din atmosferă și alimentându-l în motoare. Dar nu există aer în spațiu, iar racheta trebuie să-și transporte tot oxigenul și hidrogenul cu ea.

Pe langa faptul ca acest fapt face ca calatoriile in spatiu sa fie o placere foarte costisitoare, este motivul principal pentru care nu avem pachete de rachete sau masini zburatoare. Scriitorilor de science-fiction (dar non-oameni de știință) le place să-și imagineze ziua în care ne vom prinde cu toții pachetele de rachete și vom zbura la serviciu - sau vom merge la un picnic duminică în mașina zburătoare a familiei. Oamenii sunt adesea dezamăgiți de futuriști, deoarece previziunile lor nu se împlinesc niciodată. (De aceea există atât de multe articole și cărți în jur cu titluri cinice precum „Where’s My Jetpack?”) Dar pentru a înțelege motivul, tot ce trebuie să faci este să faci un calcul simplu. Pachete de rachete există; de fapt, naziștii au încercat chiar să le folosească în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Dar peroxidul de hidrogen, un combustibil comun în astfel de cazuri, se epuizează rapid, astfel încât zborul mediu pe un pachet de rachete durează doar câteva minute. De asemenea, mașinile zburătoare cu rotoare de elicopter ard o mulțime de combustibil, făcându-le prea scumpe pentru omul obișnuit.

Sfârșitul programului lunar

Prețurile vertiginoase pentru călătoriile spațiale sunt cele care sunt de vină pentru faptul că viitorul explorării spațiale cu echipaj uman pare în prezent atât de incert. George W. Bush, în calitate de președinte, a prezentat un plan clar, dar destul de ambițios pentru programul spațial în 2004. În primul rând, naveta spațială trebuia să fie retrasă în 2010 și înlocuită cu un nou sistem de rachete numit Constellation până în 2015. În al doilea rând, până în 2020 s-a planificat să se întoarcă pe Lună și în cele din urmă să se stabilească o bază locuită permanentă pe satelitul planetei noastre. În al treilea rând, toate acestea trebuiau să deschidă calea pentru un zbor cu echipaj uman către Marte.

Cu toate acestea, chiar și de când a fost înaintat planul Bush, economia spațiului s-a schimbat semnificativ, în mare parte pentru că Marea Recesiune a golit sforile viitoarelor călătorii în spațiu. Raportul Comisiei Augustine din 2009 către președintele Barack Obama a constatat că programul inițial nu era fezabil la nivelurile disponibile de finanțare. În 2010, președintele Obama a luat măsuri practice prin încheierea simultană atât a programului navetei spațiale, cât și a dezvoltării unei navete spațiale de înlocuire care ar deschide calea pentru o întoarcere pe Lună. În viitorul apropiat, NASA, fără propriile rachete care să ne trimită astronauții în spațiu, va fi nevoită să se bazeze pe ruși. Pe de altă parte, această situație stimulează eforturile companiilor private de a crea rachetele necesare pentru continuarea programului spațial cu echipaj. NASA, după ce și-a abandonat gloriosul trecut, nu va mai construi niciodată rachete pentru programul cu echipaj. Susținătorii planului lui Obama spun că acesta marchează începutul unei noi ere a explorării spațiului în care inițiativa privată va predomina. Criticii spun că planul ar transforma NASA într-o „agenție fără scop”.

Aterizare pe un asteroid

Raportul Comisiei Augustine a propus o așa-numită cale flexibilă, incluzând câteva obiective destul de modeste care nu necesită o cantitate nebunească de consum de combustibil pentru rachete: de exemplu, o călătorie la un asteroid din apropiere care se întâmplă să zboare pe lângă Pământ sau o călătorie către lunile lui Marte. Raportul a indicat că asteroidul țintă este posibil să nu fie încă pe hărțile noastre: poate că este un corp rătăcitor necunoscut care urmează să fie descoperit în viitorul apropiat.

Problema, subliniază raportul Comisiei, este că combustibilul pentru rachete pentru aterizarea pe Lună, și în special pe Marte, precum și pentru decolare și întoarcere, va fi prohibitiv de scump. Dar, deoarece câmpul gravitațional de pe asteroid și sateliții lui Marte este foarte slab, va fi necesar de multe ori mai puțin combustibil. Raportul lui Augustin a menționat și posibilitatea de a vizita punctele Lagrange, adică locuri din spațiul cosmic unde atracția gravitațională a Pământului și a Lunii sunt compensate reciproc. (Este foarte posibil ca aceste puncte să servească drept groapă cosmică, unde toate resturile colectate de sistemul solar și găsite în vecinătatea Pământului s-au acumulat încă din cele mai vechi timpuri; astronauții ar putea găsi acolo pietre interesante care datează de la formarea Sistemul Pământ-Lună.)

Într-adevăr, aterizarea pe un asteroid este o sarcină ieftină, deoarece asteroizii au un câmp gravitațional extrem de slab. (Acesta este și motivul pentru care asteroizii, de regulă, nu sunt rotunzi, ci au o formă neregulată. Toate obiectele mari din Univers - stele, planete și sateliți - sunt rotunzi, deoarece forța gravitației le trage uniform spre centru. . Orice neregula în forma unei planete se netezește treptat. Dar forța gravitației asupra asteroidului este atât de slabă încât nu poate comprima asteroidul într-o minge.)

Una dintre posibilele ținte ale unui astfel de zbor este asteroidul Apophis, care în 2029 ar trebui să treacă periculos de aproape de Pământ. Această stâncă, cu o lungime de aproximativ 300 m și dimensiunea unui teren mare de fotbal, va trece atât de aproape de planetă încât va lăsa unii dintre sateliții noștri artificiali afară. Interacțiunea cu planeta noastră va schimba orbita asteroidului și, dacă ai ghinion, acesta se poate întoarce din nou pe Pământ în 2036; există chiar o șansă mică (1 din 100.000) ca la întoarcere să ajungă pe Pământ. Dacă acest lucru s-ar întâmpla, impactul ar fi echivalent cu 100.000 de bombe de la Hiroshima; În același timp, tornadele de incendiu, undele de șoc și resturile fierbinți ar putea devasta complet o zonă de dimensiunea Franței. (Pentru comparație: un obiect mult mai mic, probabil de dimensiunea unui bloc de apartamente, a căzut lângă râul siberian Podkamennaya Tunguska în 1908 și, explodând cu forța a o mie de bombe de la Hiroshima, a doborât 2.500 km 2 de pădure. Unda de șoc de la aceasta explozia a fost simțită la o distanță de câteva mii de kilometri. În plus, căderea a creat o strălucire neobișnuită pe cerul Asiei și Europei, astfel încât la Londra noaptea puteai citi un ziar pe stradă.)

O vizită la Apophis nu va fi o povară prea grea pentru bugetul NASA, deoarece asteroidul ar trebui să zboare oricum foarte aproape, dar aterizarea pe el poate fi o problemă. Datorită câmpului gravitațional slab al asteroidului, nava nu ar trebui să aterizeze pe el în sensul tradițional, ci mai degrabă să se acosteze. În plus, se rotește neuniform, așa că înainte de aterizare va fi necesar să se efectueze măsurători precise ale tuturor parametrilor. În general, ar fi interesant de văzut cât de dur este asteroidul. Unii oameni de știință cred că ar putea fi pur și simplu un morman de roci ținute împreună de un câmp gravitațional slab; alții o consideră solidă. Într-o zi, cunoașterea densităților de asteroizi se poate dovedi vitală pentru umanitate; Este posibil ca într-o zi să fim nevoiți să zdrobim un asteroid în bucăți folosind arme nucleare. Dacă un bloc de piatră care zboară în spațiul cosmic, în loc să se prăbușească în pulbere, se desparte în mai multe bucăți mari, căderea lor pe Pământ poate fi chiar mai periculoasă decât căderea întregului asteroid. Ar putea fi mai bine să împingeți asteroidul pentru a-și schimba ușor orbita înainte de a se apropia de Pământ.

Aterizare pe un satelit al lui Marte

Deși Comisia Augustin nu a recomandat o misiune cu echipaj pe Marte, rămâne o altă posibilitate foarte interesantă - trimiterea de astronauți pe lunile marțiane Phobos și Deimos. Acești sateliți sunt mult mai mici decât Luna Pământului și, prin urmare, ca și asteroizii, au un câmp gravitațional foarte slab. Pe lângă prețul relativ ieftin, o vizită la satelitul lui Marte are câteva alte avantaje:

1. În primul rând, acești sateliți ar putea fi utilizați ca stații spațiale temporare. De la ei poți analiza planeta fără mari cheltuieli, fără a coborî la suprafața ei.

2. În al doilea rând, într-o zi ele pot fi utile ca etapă intermediară pentru o expediție pe Marte. Din Phobos până în centrul Planetei Roșii este mai puțin de 10.000 km, așa că poți zbura de acolo în doar câteva ore.

3. Probabil că în acești sateliți există peșteri care ar putea fi folosite pentru a organiza o bază locuibilă permanentă și pentru a o proteja de meteoriți și radiații cosmice. Pe Phobos, în special, există un crater imens numit Stickney; Aceasta este probabil o urmă a impactului unui meteorit uriaș, care aproape a divizat satelitul. Treptat, însă, gravitația a readus piesele împreună și a restaurat satelitul. Poate că, după această ciocnire de mult timp în urmă, pe Phobos au rămas multe peșteri și crăpături.

Întoarce-te pe Lună

Raportul lui Augustine vorbește și despre o nouă expediție pe Lună, dar numai dacă finanțarea pentru programele spațiale va crește și dacă se vor aloca cel puțin 30 de miliarde de dolari în plus pentru acest program în următorii zece ani. Deoarece acest lucru este foarte puțin probabil, programul lunar poate fi considerat în esență închis, cel puțin pentru următorii ani.

Programul lunar anulat, numit Constellation, a inclus mai multe componente majore. În primul rând, există vehiculul de lansare Ares V, primul vehicul de lansare super-greu din SUA de la retragerea lui Saturn la începutul anilor 1970. În al doilea rând, racheta grea Ares I și nava spațială Orion, capabile să transporte șase astronauți către o stație spațială apropiată de Pământ sau patru pe Lună. Și, în sfârșit, modulul de aterizare Altair, care, de fapt, trebuia să coboare la suprafața Lunii.

Designul navetei, în care nava era montată pe o parte, avea câteva dezavantaje semnificative, inclusiv tendința transportatorului de a pierde bucăți de spumă izolatoare în timpul zborului. Pentru nava spațială Columbia, acest lucru s-a dovedit a fi un dezastru: a ars la întoarcerea pe pământ, luând cu ea șapte astronauți curajoși - și totul pentru că, în timpul lansării, o bucată de izolație din spumă, smulsă din rezervorul extern de combustibil, a lovit. marginea aripii și a făcut o gaură în ea . La reintrare, gazele fierbinți s-au repezit în carena Columbia, ucigând pe toți cei din interior și provocând distrugerea navei. În proiectul Constellation, unde modulul locuibil trebuia amplasat direct deasupra rachetei, o astfel de problemă nu ar fi apărut.

Presa a numit proiectul Constellation „programul Apollo pe steroizi” - amintea foarte mult de programul lunar din anii 1970. Lungimea rachetei Ares I trebuia să fie de aproape 100 m față de 112,5 m pentru Saturn V. S-a presupus că această rachetă va lansa nava spațială cu echipaj Orion în spațiu, înlocuind astfel navetele învechite. Pentru a lansa modulul Altair și a furniza combustibil pentru zborul către Lună, NASA a intenționat să folosească racheta Ares V, de 118 m înălțime, capabilă să livreze 188 de tone de marfă pe orbita joasă a Pământului. Racheta Ares V urma să fie baza oricărei misiuni pe Lună sau Marte. (Deși dezvoltarea lui Ares a încetat, ar fi bine să salvezi măcar ceva din program pentru utilizare viitoare; se vorbește despre asta.)

Baza lunara permanenta

Prin încheierea programului Constellation, președintele Obama a lăsat deschise mai multe opțiuni. Nava spațială Orion, care trebuia să ducă din nou astronauții americani pe Lună și înapoi, a început să fie considerată un vehicul care salvează vieți pentru Stația Spațială Internațională. Poate că în viitor, când economia își va reveni din criză, o altă administrație va dori să revină la programul lunar, inclusiv la proiectul de creare a unei baze lunare.

Stabilirea unei baze locuibile permanente pe Lună se va confrunta inevitabil cu multe obstacole. Primul dintre aceștia este micrometeoriții. Deoarece nu există aer pe Lună, pietrele din cer cad nestingherite pe suprafața ei. Acest lucru este ușor de verificat prin simpla privire la suprafața satelitului nostru, complet punctată cu urme de ciocniri de lungă durată cu meteoriți; unele dintre ele au miliarde de ani.

Cu mulți ani în urmă, când eram student la Universitatea din California din Berkeley, am văzut acest pericol cu ​​ochii mei. Adus de astronauți la începutul anilor 1970. solul lunar a creat o adevărată senzație în lumea științifică. Am fost invitat la laboratorul unde analizau solul lunar la microscop. La început am văzut o piatră - după cum mi s-a părut, o piatră cu totul obișnuită (rocile lunare sunt foarte asemănătoare cu cele terestre), dar imediat ce m-am uitat prin microscop... am rămas șocată! Întreaga stâncă era acoperită de mici cratere de meteoriți, în interiorul cărora puteau fi văzute și cratere mai mici. Nu am mai văzut așa ceva până acum. Mi-am dat seama că într-o lume fără atmosferă, chiar și cea mai mică bucată de praf, lovind cu o viteză de peste 60.000 km/h, poate ucide cu ușurință - și dacă nu ucide, atunci fă o gaură într-un costum spațial. (Oamenii de știință își imaginează pagubele enorme cauzate de micrometeoriți, deoarece pot simula coliziunile cu aceștia. Laboratoarele special concepute pentru a studia natura unor astfel de coliziuni au arme uriașe capabile să tragă bile de metal la viteze enorme.)

O soluție posibilă este construirea unei baze lunare sub suprafață. Se știe că în antichitate Luna era activă din punct de vedere vulcanic, iar astronauții ar putea găsi un tub de lavă care pătrunde adânc în subteran. (Tuburile de lavă sunt urme ale fluxurilor de lavă străvechi care au mestecat structuri ca peșteri și tuneluri în adâncuri.) În 2009, astronomii au descoperit de fapt un tub de lavă de dimensiunea unui zgârie-nori pe Lună care ar putea servi drept bază pentru o bază lunară permanentă.

O astfel de peșteră naturală ar putea oferi astronauților protecție ieftină împotriva razelor cosmice și a erupțiilor solare. Chiar și atunci când zburăm de la un capăt la altul al continentului (de la New York la Los Angeles, de exemplu), suntem expuși la radiații la niveluri de aproximativ un milibar pe oră (echivalentul unei radiografii la stomatolog). Pe Lună, radiația ar putea fi atât de puternică încât spațiile de locuit ale bazei ar trebui să fie situate adânc sub suprafață. În mediile fără atmosferă, ploaia mortală de erupții solare și razele cosmice ar pune astronauții în pericol direct de îmbătrânire prematură și chiar de cancer.

Imponderabilitate este, de asemenea, o problemă, mai ales pe perioade lungi. La centrul de instruire al NASA din Cleveland, Ohio, se desfășoară diverse experimente pe astronauți. Am văzut odată un subiect suspendat într-o poziție orizontală folosind un ham special rulat pe o bandă de alergare instalată vertical. Oamenii de știință au încercat să determine rezistența subiectului în condiții de gravitate zero.

După ce am discutat cu medicii de la NASA, mi-am dat seama că imponderabilitate este mult mai puțin inofensivă decât pare la prima vedere. Un medic mi-a explicat că, de-a lungul mai multor decenii, zborurile de lungă durată ale astronauților americani și ale cosmonauților ruși în condiții de imponderabilitate au arătat clar: în gravitate zero, apar modificări semnificative în corpul uman, țesutul muscular, oasele și sistemul cardiovascular se degradează. Corpul nostru este rezultatul a milioane de ani de dezvoltare în câmpul gravitațional al Pământului. În condiții de expunere prelungită la un câmp gravitațional mai slab, procesele biologice eșuează.

Cosmonauții ruși se întorc pe pământ după aproximativ un an de gravitate zero, atât de slabi încât abia se pot târâ. În spațiu, chiar și cu antrenamentul zilnic, mușchii se atrofiază, oasele pierd calciu, iar sistemul cardiovascular slăbește. După un zbor, unele necesită câteva luni pentru a se recupera, iar unele modificări pot fi ireversibile. Călătoria către Marte ar putea dura doi ani, iar astronauții vor sosi atât de slăbiți încât nu vor mai putea lucra. (O soluție la această problemă este să învârți nava interplanetară, creând gravitația artificială în ea. Mecanismul de aici este același ca atunci când se rotește o găleată pe o frânghie, când apa nu se revarsă din ea nici măcar într-o poziție răsturnată. Dar acest lucru este foarte costisitor, deoarece pentru menținerea rotației va fi nevoie de utilaje grele și voluminoase, iar fiecare kilogram de greutate suplimentară înseamnă o creștere de 10.000 USD a costului proiectului.)

Apa pe Lună

Una dintre descoperirile recente ar putea schimba serios condițiile jocului lunar: gheața antică a fost descoperită pe Lună, probabil rămasă din ciocniri de demult cu cometele. În 2009, sonda lunară LCROSS a NASA și etapa sa superioară Centaurus s-au prăbușit în Lună în apropierea polului său sudic. Viteza de coliziune a fost de aproape 2500 m/s; Drept urmare, materialul de la suprafață a fost aruncat la o înălțime de peste un kilometru și a apărut un crater de aproximativ 20 m în diametru. Telespectatorii au fost probabil puțin dezamăgiți de faptul că coliziunea nu a produs frumoasa explozie promisă, dar oamenii de știință au fost mulțumiți: coliziunea s-a dovedit a fi foarte informativă. Astfel, în substanța aruncată de la suprafață s-au găsit aproximativ 100 de litri de apă. Și în 2010, a fost făcută o nouă declarație șocantă: în materialul lunar, apa reprezintă mai mult de 5% din masă, așa că este probabil mai multă umiditate pe Lună decât în ​​unele zone din Sahara.

Această descoperire ar putea avea implicații enorme: este posibil ca viitorii astronauți să folosească depozitele de gheață sublunară pentru a face combustibil pentru rachete (prin extragerea hidrogenului din apă), pentru respirație (prin extragerea oxigenului), pentru protecție (deoarece apa absoarbe radiațiile) și pentru băut ( în mod natural, în formă purificată). Deci, această descoperire va ajuta la reducerea costului oricărui program lunar de mai multe ori.

Rezultatele obținute pot însemna și că în timpul construcției și în viitor la aprovizionarea bazei, astronauții vor putea folosi resursele locale - apă și tot felul de minerale.

Mijlocul secolului

(2030–2070)

Zbor spre Marte

În 2010, președintele Obama, în vizită în Florida, nu numai că a anunțat închiderea programului lunar, dar a sprijinit și o misiune pe Marte și finanțarea unui vehicul de lansare grea încă nespecificat, care ar putea într-o zi să transporte astronauți în spațiul profund, dincolo de orbita lunară. El a dat de înțeles că speră să aștepte ziua – poate cândva la mijlocul anilor 2030 – când astronauții americani pun piciorul pe suprafața lui Marte. Unii astronauți, precum Buzz Aldrin, au susținut cu căldură planul lui Obama, tocmai pentru că s-a propus să rateze Luna. Aldrin mi-a spus odată că, din moment ce americanii fuseseră deja pe Lună, acum singura realizare reală ar fi un zbor spre Marte.

Dintre toate planetele din sistemul solar, numai Marte pare suficient de asemănător cu Pământul, încât o formă de viață ar fi putut avea originea acolo. (Mercur, ars de Soare, este probabil prea ostil pentru a susține viața așa cum o cunoaștem noi. Giganții gazosi Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun sunt prea reci pentru a susține viața. Venus este în multe privințe geamăna Pământului, dar mai sălbatică Efectul de seră a făcut acolo condiții pur și simplu infernale: temperaturile ajung la +500 ° C, o atmosferă formată în principal din dioxid de carbon este de 100 de ori mai densă decât cea a Pământului, iar acidul sulfuric plouă din cer. Încercarea de a merge pe suprafața venusiană se va sufoca și va fi zdrobită de moarte , iar rămășițele tale vor fi prăjite și dizolvate în acid sulfuric.)

Marte, pe de altă parte, a fost cândva o planetă destul de umedă. Acolo, ca pe Pământ, au fost oceane și râuri care au dispărut cu mult timp în urmă. Astăzi este un deșert înghețat, fără viață. Este posibil, totuși, ca odată ca niciodată — în urmă cu miliarde de ani — microviața să fi înflorit pe Marte; Este chiar posibil ca bacteriile să mai trăiască undeva în izvoarele termale.

Odată ce Statele Unite vor decide ferm să efectueze o expediție cu echipaj pe Marte, va mai dura 20-30 de ani pentru ao implementa. Dar trebuie menționat că va fi mult mai dificil pentru o persoană să ajungă pe Marte decât pe Lună. Marte în comparație cu Luna reprezintă un salt calitativ în complexitate. Puteți zbura pe Lună în trei zile; ajungerea pe Marte va dura de la șase luni până la un an.

În iulie 2009, oamenii de știință de la NASA au estimat cum ar putea arăta o adevărată expediție pe Marte. Astronauții vor zbura pe Marte timp de aproximativ șase luni, apoi vor petrece 18 luni pe Planeta Roșie, apoi încă șase luni pentru a se întoarce.

În total, aproximativ 700 de tone de echipamente vor trebui trimise pe Marte - aceasta este mai mult decât Stația Spațială Internațională la un cost de 100 de miliarde de dolari. Pentru a economisi alimente și apă, în timp ce călătoresc și lucrează pe Marte, astronauții vor trebui să își purifice propriile deșeuri și să le folosească pentru a fertiliza plantele. Pe Marte nu există oxigen, sol, apă, animale, plante, așa că totul va trebui adus de pe Pământ. Nu va fi posibilă utilizarea resurselor locale. Atmosfera lui Marte este formată aproape în întregime din dioxid de carbon, iar presiunea atmosferică este de doar 1% din cea a Pământului. Orice gaură în costum va însemna o scădere rapidă a presiunii și moarte.

Expediția va fi atât de complexă încât va trebui împărțită în mai multe etape. Deoarece ar fi prea costisitor să transportați combustibil în călătoria de întoarcere de pe Pământ, este posibil ca o rachetă separată cu combustibil să fie trimisă pe Marte pentru a alimenta vehiculul interplanetar. (Sau, dacă se pot extrage suficient oxigen și hidrogen din gheața marțiană, aceasta ar putea fi folosită ca combustibil pentru rachete.)

Odată ce ajung pe Marte, astronauții vor trebui probabil să petreacă câteva săptămâni adaptându-se la viața de pe o altă planetă. Ciclul zilei și nopții acolo este aproximativ același ca pe Pământ (ziua marțiană este puțin mai lungă și este de 24,6 ore), dar anul pe Marte este de două ori mai lung decât pe Pământ. Temperatura aproape niciodată nu crește peste punctul de îngheț. Furtuni violente de praf năvălesc acolo. Nisipurile de pe Marte sunt la fel de fine ca talcul, iar furtunile de praf acoperă adesea întreaga planetă.

Terraform Marte?

Să presupunem că până la mijlocul secolului, astronauții vor vizita Marte și vor înființa acolo o bază primitivă. Dar acest lucru nu este suficient. În general, omenirea va lua în considerare în mod serios proiectul de terraformare a lui Marte - transformându-l într-o planetă mai plăcută pentru viață. Lucrările la acest proiect vor începe cel mai bine la sfârșitul secolului XXI, cel mai probabil chiar la începutul celui de-al doilea.

Oamenii de știință au luat deja în considerare câteva modalități de a face Marte un loc mai primitor. Probabil cel mai simplu dintre acestea este să adăugați metan sau alt gaz cu efect de seră în atmosfera Planetei Roșii. Metanul este un gaz cu efect de seră mai puternic decât dioxidul de carbon, așa că o atmosferă de metan va capta lumina soarelui și va încălzi treptat suprafața planetei. Temperaturile vor crește peste punctul de îngheț. Pe lângă metan, alte gaze cu efect de seră, cum ar fi amoniacul și freonul, sunt de asemenea considerate opțiuni.

Pe măsură ce temperaturile cresc, permafrostul va începe să se topească pentru prima dată în miliarde de ani, permițând canalelor râurilor să se umple din nou cu apă. În timp, pe măsură ce atmosfera devine mai densă, lacuri și chiar oceane se pot forma din nou pe Marte. Ca rezultat, va fi eliberat și mai mult dioxid de carbon - va apărea o buclă de feedback pozitiv.

În 2009, s-a descoperit că metanul a fost eliberat în mod natural de pe suprafața lui Marte. Sursa acestui gaz este încă un mister. Pe Pământ, metanul provine în principal din degradarea materialelor organice, dar pe Marte poate fi un produs secundar al unor procese geologice. Dacă oamenii de știință reușesc să stabilească sursa acestui gaz, atunci poate că vor putea să-și mărească producția și, prin urmare, să schimbe atmosfera planetei.

O altă posibilitate este trimiterea unei comete în atmosfera marțiană. Dacă este posibil să interceptați o cometă suficient de departe de Soare, chiar și un mic impact - o împingere de la un motor special de rachetă, o coliziune în unghi drept cu o navă spațială sau chiar doar atracția gravitațională a acestui aparat - poate fi suficient. pentru a schimba orbita hulk-ului spațial după cum este necesar. Cometele sunt compuse în principal din apă și există multe dintre ele în sistemul solar. (De exemplu, nucleul cometei Halley are forma unei alune, cu o lungime de aproximativ 30 km și constă în principal din gheață și rocă.) Pe măsură ce cometa se apropie de Marte, va începe să experimenteze frecare cu atmosfera și să se desprindă încet, eliberând apă sub formă de abur în atmosfera planetei.

Dacă nu se găsește o cometă potrivită, ar putea fi folosită în schimb una dintre lunile de gheață ale lui Jupiter sau, să zicem, un asteroid care conține gheață precum Ceres (oamenii de știință cred că este format din 20% apă). Desigur, va fi mai dificil să direcționăm luna sau un asteroid în direcția de care avem nevoie, deoarece, de regulă, astfel de corpuri cerești se află pe orbite stabile. Și apoi există două opțiuni: va fi posibil să lăsați cometa, luna sau asteroidul dat pe orbita lui Marte și să îi permiteți să se prăbușească încet, eliberând vapori de apă în atmosferă sau să aduceți acest corp ceresc pe unul dintre calotele polare ale lui Marte. Regiunile polare ale Planetei Roșii sunt dioxid de carbon înghețat, care dispare în lunile de vară, și gheață, care formează baza și nu se topește niciodată. Dacă o cometă, lună sau asteroid lovește o calotă glaciară, cantități enorme de energie vor fi eliberate și gheața carbonică se va evapora. Gazele cu efect de seră vor intra în atmosferă și vor accelera procesul de încălzire globală pe Marte. În această opțiune, poate apărea și feedback-ul pozitiv. Cu cât se eliberează mai mult dioxid de carbon din regiunile polare ale planetei, cu atât temperatura va crește mai mult și, prin urmare, și mai mult dioxid de carbon va fi eliberat.

O altă propunere este detonarea mai multor bombe nucleare pe calotele polare. Dezavantajul acestei metode este evident: este posibil ca apa eliberată să fie radioactivă. Sau poți încerca să construiești acolo un reactor termonuclear care va topi gheața din regiunile polare.

Principalul combustibil pentru un reactor de fuziune este apa și există multă apă înghețată pe Marte.

Când temperatura crește peste punctul de îngheț, la suprafață se vor forma corpuri de apă puțin adânci, care pot fi colonizate de unele forme de alge care se dezvoltă în Antarctica pe Pământ. Probabil că le va plăcea atmosfera lui Marte, care este 95% dioxid de carbon. De asemenea, este posibil să se modifice genetic algele pentru a se asigura că acestea cresc cât mai repede posibil. Iazurile cu alge vor accelera teraformarea în mai multe moduri. În primul rând, algele vor transforma dioxidul de carbon în oxigen. În al doilea rând, vor schimba culoarea suprafeței lui Marte și, în consecință, reflectivitatea acesteia. O suprafață mai întunecată va absorbi mai multă radiație solară. În al treilea rând, deoarece algele vor crește singure, fără ajutor din exterior, această metodă de a schimba situația de pe planetă va fi relativ ieftină. În al patrulea rând, algele pot fi folosite ca hrană. De-a lungul timpului, aceste lacuri de alge vor acumula pământ vegetal și nutrienți; Plantele pot profita de acest lucru și pot accelera și mai mult producția de oxigen.

Oamenii de știință iau în considerare și posibilitatea de a înconjura Marte cu sateliți care să colecteze lumina solară și să o direcționeze către suprafața planetei. Este posibil ca astfel de sateliți, chiar și singuri, să poată ridica temperatura de pe suprafața lui Marte până la punctul de îngheț și mai sus. De îndată ce se întâmplă acest lucru și permafrostul începe să se topească, planeta se va încălzi de la sine, în mod natural.

Beneficiu economic?

Nu trebuie să ne facem iluzii și să ne gândim că colonizarea Lunii și Marte va aduce imediat nenumărate beneficii economice omenirii. Când Columb a navigat în Lumea Nouă în 1492, el a deschis accesul la comori fără precedent în istorie. Foarte curând, conchistadorii au început să trimită în patria lor aur, jefuit de la indienii locali, în cantități uriașe din locurile nou descoperite, iar coloniștii - materii prime și produse agricole valoroase. Costurile expedițiilor în Lumea Nouă au fost mai mult decât compensate de nenumăratele comori care se puteau găsi acolo.

Dar coloniile de pe Lună și Marte sunt o chestiune diferită. Nu există aer, apă lichidă sau sol fertil, așa că tot ceea ce aveți nevoie va trebui să fie livrat de pe Pământ prin rachete, ceea ce este incredibil de scump. Mai mult, nu există un sens militar deosebit în colonizarea Lunii, cel puțin pe termen scurt. Este nevoie în medie de trei zile pentru a ajunge de la Pământ la Lună sau înapoi, iar un război nuclear poate începe și se poate termina în doar o oră și jumătate - din momentul în care sunt lansate primele rachete balistice intercontinentale și până la ultimele explozii. Cavaleria spațială de pe Lună pur și simplu nu va avea timp să ia vreo parte reală la evenimentele de pe Pământ. Drept urmare, Pentagonul nu finanțează niciun program major de militarizare a Lunii.

Aceasta înseamnă că orice operațiuni pe scară largă pentru a explora alte lumi vor avea ca scop beneficiul nu al Pământului, ci al noilor colonii spațiale. Coloniștii vor trebui să extragă metale și alte minerale pentru propriile nevoi, deoarece transportul lor de pe Pământ (și pe Pământ) este prea costisitor. Exploatarea minieră în centura de asteroizi va deveni viabilă din punct de vedere economic doar dacă există colonii autosuficiente care pot folosi materialele exploatate în sine, iar acest lucru se va întâmpla în cel mai bun caz la sfârșitul acestui secol sau, mai probabil, mai târziu.

Turism spatial

Dar când va putea un civil obișnuit să zboare în spațiu? Unii oameni de știință, cum ar fi regretatul Gerard O'Neill de la Universitatea Princeton, au visat la o colonie spațială sub forma unei roți uriașe, care să găzduiască compartimente locuibile, fabrici de purificare a apei, compartimente de regenerare a aerului etc. Semnificația unor astfel de stații - în rezolvarea problemei suprapopulării. Cu toate acestea, în secolul 21, ideea că coloniile spațiale ar putea rezolva sau măcar atenua această problemă va rămâne în continuare o fantezie. Pentru cea mai mare parte a umanității, Pământul va fi singura lor casă timp de cel puțin încă 100-200 de ani.

Cu toate acestea, există încă o modalitate prin care omul obișnuit poate zbura efectiv în spațiu: ca turist. Există antreprenori care critică NASA pentru ineficiența și birocrația sa teribilă și sunt gata să investească ei înșiși bani în tehnologia spațială, crezând că mecanismele de piață vor ajuta investitorii privați să reducă costul călătoriilor în spațiu. Burt Rutan și investitorii săi câștigaseră deja premiul Ansari X de 10 milioane de dolari pe 4 octombrie 2004, lansând SpaceShipOne de două ori în decurs de două săptămâni la puțin peste 100 km deasupra suprafeței pământului. SpaceShipOne este prima navă-rachetă care a călătorit cu succes în spațiu folosind fonduri private. Dezvoltarea sa a costat aproximativ 25 de milioane de dolari. Garantul împrumuturilor a fost miliardarul Microsoft Paul Allen.

În prezent, nava spațială SpaceShipTwo este aproape gata. Rutan crede că foarte curând va fi posibilă începerea testării, după care o navă spațială comercială va deveni realitate. Miliardarul Richard Branson de la Virgin Atlantic a creat Virgin Galactic, cu un port spațial în New Mexico și o listă lungă de oameni dispuși să cheltuiască 200.000 de dolari pentru a-și realiza visul de o viață de a merge în spațiu. Virgin Galactic, care va fi probabil prima companie importantă care va oferi zboruri comerciale către spațiu, a comandat deja cinci nave SpaceShipTwo. Dacă totul decurge conform planului, costul călătoriilor în spațiu va scădea cu un factor de zece.

SpaceShipTwo oferă mai multe modalități de a economisi bani. În loc să folosească vehicule de lansare uriașe concepute pentru a lansa încărcături utile în spațiu direct de pe Pământ, Rutan își plasează nava spațială pe un avion și o propulsează folosind motoare cu reacție atmosferice convenționale. În acest caz, oxigenul este utilizat în atmosferă. Apoi, la o altitudine de aproximativ 16 km deasupra solului, nava se separă de aeronavă și pornește propriile motoare cu reacție. Nava nu poate intra pe orbita joasă a Pământului, dar rezerva de combustibil de pe ea este suficientă pentru a se ridica la mai mult de 100 de kilometri deasupra suprafeței pământului - acolo unde aproape nu există atmosferă și unde pasagerii pot vedea cerul devenind treptat în negru. Motoarele sunt capabile să accelereze nava la o viteză corespunzătoare lui M=3, adică de până la trei ori viteza sunetului (aproximativ 3500 km/h). Acest lucru, desigur, nu este suficient pentru a-l pune pe orbită (aici, după cum am menționat deja, este nevoie de o viteză de cel puțin 28.500 km/h, ceea ce corespunde la 7,9 km/s), dar va fi suficient pentru a livra pasagerii către marginea atmosferei terestre și a spațiului cosmic. Este foarte posibil ca, în viitorul foarte apropiat, un zbor turistic în spațiu să nu coste mai mult decât un safari în Africa.

(Totuși, pentru a zbura în jurul Pământului, va trebui să plătești mult mai mult și să mergi la bordul unei stații spațiale. Odată l-am întrebat pe miliardarul Microsoft Charles Simonyi cât l-a costat un bilet la ISS. Rapoartele de presă au inversat cifra la 20 de milioane de dolari . Mi-a răspuns, că nu ar vrea să numească suma exactă, dar că rapoartele din ziare nu sunt foarte greșite. I-a plăcut atât de mult în spațiu, încât puțin mai târziu a zburat din nou la gară. Deci turismul spațial, chiar și în viitorul apropiat, va rămâne privilegiul oamenilor foarte bogați.)

În septembrie 2010, turismul spațial a primit un impuls suplimentar de la Corporația Boeing, care și-a anunțat intrarea pe această piață și a planificat primele zboruri pentru turiștii spațiali încă din 2015. Acest lucru ar fi destul de în concordanță cu planurile președintelui Obama de a transfera zborul spațial cu echipaj în privat. mâinile. Planul Boeing prevede lansarea unei capsule cu patru membri ai echipajului și trei locuri libere pentru turiștii spațiali către Stația Spațială Internațională de la Cap Canaveral. Cu toate acestea, Boeing a fost destul de simplu în ceea ce privește finanțarea proiectelor spațiale private: majoritatea banilor vor trebui plătiți de contribuabili. „Este o piață incertă”, spune John Elbon, directorul programului de lansare spațială comercială. „Dacă ar fi să ne bazăm doar pe fondurile Boeing, având în vedere toți factorii de risc, nu am fi capabili să finalizăm cu succes cazul.”

Cai întunecați

Costul extrem de ridicat al călătoriilor în spațiu împiedică atât progresul comercial, cât și cel științific, așa că omenirea are acum nevoie de o tehnologie complet nouă, revoluționară. Până la jumătatea secolului, oamenii de știință și inginerii trebuie să perfecționeze noi vehicule de lansare pentru a reduce costurile de lansare.

Fizicianul Freeman Dyson a identificat printre numeroasele propuneri mai multe tehnologii care se află în prezent în stadiu experimental, dar într-o zi ar putea face spațiul accesibil chiar și pentru omul obișnuit. Niciuna dintre aceste propuneri nu garantează succesul, dar dacă va avea succes, costul livrării mărfurilor în spațiu ar scădea. Prima dintre aceste propuneri este sistemele de propulsie laser: un fascicul laser puternic de la o sursă externă (de exemplu, de pe Pământ) este direcționat către baza rachetei, unde provoacă o mini-explozie, a cărei undă de șoc stabilește rachetă în mișcare. Un flux constant de impulsuri laser evaporă apa, iar aburul rezultat propulsează racheta în spațiu. Principalul avantaj al unui motor cu jet laser este că energia pentru acesta provine dintr-o sursă externă - de la un laser staționar. O rachetă laser în esență nu transportă combustibil. (În contrast, rachetele chimice cheltuiesc o parte semnificativă a energiei lor pentru ridicarea și transportul combustibilului pentru propriile motoare.)

Tehnologia de propulsie cu laser a fost deja demonstrată în laborator, unde un model a fost testat cu succes în 1997. Leik Mirabo de la Institutul Politehnic Rensselaer din New York a creat un prototip funcțional al unei astfel de rachete și a numit-o un demonstrator al tehnologiei navei luminoase. Unul dintre primele sale modele zburătoare cântărea 50 de grame și era o „placă” cu un diametru de aproximativ 15 cm.Un laser de 10 kW a generat o serie de explozii laser la baza rachetei; undele de șoc aerian l-au accelerat cu o accelerație de 2 g (care este de două ori accelerația căderii libere pe Pământ și este de aproximativ 19,6 m/s 2) și sunete care amintesc de focul de mitralieră. Rachetele lui Mirabeau s-au ridicat la peste 30 m în aer (aproximativ echivalent cu primele rachete cu propulsie lichidă ale lui Robert Goddard din anii 1930).

Dyson visează la ziua în care sistemele de propulsie cu laser pot lansa sarcini utile grele pe orbita Pământului pentru doar cinci dolari pe liră, ceea ce cu siguranță ar revoluționa industria spațială. El își imaginează un laser gigantic de 1.000 de megawați (puterea unei unități nucleare standard) capabil să propulseze o rachetă de două tone pe orbită, constând dintr-o sarcină utilă și un rezervor de apă la bază. Apa se scurge încet prin porii mici din peretele de jos al rezervorului. Atât sarcina utilă, cât și rezervorul cântăresc o tonă. Când fasciculul laser lovește partea de jos a rachetei, apa se evaporă instantaneu, creând o serie de unde de șoc care propulsează racheta în spațiu. Racheta atinge o accelerație de 3 g și intră pe orbita joasă a Pământului șase minute mai târziu.

Deoarece racheta în sine nu transportă combustibil, nu există pericolul unei explozii catastrofale a transportorului. Pentru rachetele chimice, chiar și astăzi, la 50 de ani după Sputnik 1, probabilitatea de eșec este de aproximativ 1%. Și aceste eșecuri, de regulă, arată foarte impresionante - oxigenul și hidrogenul explodează în bile de foc uriașe, iar resturile plouă pe rampa de lansare. Sistemul laser, dimpotriva, este simplu, sigur si poate fi folosit de mai multe ori la intervale foarte scurte; Tot ce aveți nevoie pentru ca acesta să funcționeze este apă și un laser.

În plus, în timp, acest sistem se va amortiza de la sine. Dacă este folosit pentru a lansa o jumătate de milion de nave spațiale pe an, taxa de lansare va acoperi cu ușurință atât costurile de operare, cât și costurile de dezvoltare și construcție. Dyson, însă, înțelege că va mai trece un deceniu până când acest vis se va realiza. Cercetarea fundamentală în domeniul laserelor de mare putere va necesita mult mai mulți bani decât poate aloca orice universitate. Cu excepția cazului în care guvernul sau o mare corporație finanțează dezvoltarea, sistemele de propulsie cu laser nu vor fi niciodată construite.

Acesta este locul în care Premiul Fundației ar putea fi foarte util. Am vorbit odată cu Peter Diamandis, care a fondat-o în 1996, și am constatat că el cunoștea bine limitările rachetelor chimice. Chiar și cu SpaceShipTwo, mi-a recunoscut el, ne-am confruntat cu faptul că rachetele chimice sunt o modalitate foarte costisitoare de a scăpa de efectele gravitației. Drept urmare, următorul X Premiu va reveni persoanei care poate crea o rachetă propulsată de un fascicul de energie. (Dar în loc de un fascicul laser, ar trebui să folosească un alt fascicul de energie electromagnetică similar cu un laser - un fascicul de microunde.)

Zgomotul din jurul premiului și al premiului de mai multe milioane de dolari în sine ar putea fi o ademenire suficientă pentru a stârni interesul pentru problema rachetelor nechimice, cum ar fi racheta cu microunde, în rândul antreprenorilor și inventatorilor.

Există și alte modele experimentale de rachete, dar dezvoltarea lor prezintă riscuri diferite. Una dintre opțiuni este un tun cu gaz care trage un fel de proiectile dintr-un butoi uriaș, ceva ca proiectilul din romanul lui Jules Verne „De la Pământ la Lună”. Proiectilul lui Verne, însă, nu ar fi ajuns pe Lună, deoarece praful de pușcă nu a fost capabil să-l accelereze până la viteza de 11 km/s necesară pentru a scăpa de câmpul gravitațional al Pământului. Într-un pistol cu ​​gaz, în loc de praf de pușcă, proiectilele vor fi împinse cu viteză mare de gaz, comprimate la presiune ridicată într-un tub lung. Regretatul Abraham Hertzberg de la Universitatea Washington din Seattle a construit un prototip al unui astfel de pistol, de aproximativ 10 cm în diametru și aproximativ 10 m lungime.Gazul din interiorul pistolului este un amestec de metan și aer, comprimat la 25 de atmosfere. Gazul este aprins și proiectilul este accelerat în butoi la 30.000 g, ceea ce aplatizează majoritatea obiectelor metalice.

Herzberg a dovedit că un pistol cu ​​gaz poate funcționa. Dar pentru a arunca un proiectil în spațiu, țeava acestuia trebuie să fie mult mai lungă, aproximativ 230 m; În plus, diferite gaze trebuie să lucreze de-a lungul traiectoriei de accelerație în țeava pistolului. Pentru ca sarcina utilă să atingă prima sa viteză de evacuare, este necesar să se organizeze cinci secțiuni în butoi cu diferite gaze de lucru.

Costul lansării dintr-un pistol cu ​​gaz poate fi chiar mai mic decât utilizarea unui sistem laser. Cu toate acestea, este prea periculos să lansați vehicule cu echipaj în spațiu în acest fel: doar o sarcină solidă poate rezista accelerației intense din butoi.

Al treilea design experimental este un „slingatron”, care, ca o praștie, ar trebui să rotească o sarcină și apoi să o arunce în aer.

Prototipul acestui dispozitiv a fost construit de Derek Tidman; modelul său de masă este capabil să rotească un obiect în câteva secunde și să-l arunce cu viteze de până la 100 m/s. Prototipul slingatron este un tub în formă de gogoașă cu un diametru de aproximativ un metru. Tubul în sine are aproximativ 2,5 cm în diametru și conține o bilă mică de oțel. Bila se rostogolește de-a lungul unui tub inel, iar motoarele mici o împing și o forțează să accelereze.

Un adevărat slingatron, a cărui sarcină va fi să arunce mărfurile pe orbita joasă a Pământului, ar trebui să aibă o dimensiune mult mai mare - aproximativ o sută de kilometri în diametru; în plus, el trebuie să pompeze energie în minge până când aceasta accelerează la 11,2 km/s. Mingea va zbura din slingatron cu o accelerație de 1000 g, care este, de asemenea, mult. Nu orice sarcină poate rezista la o asemenea accelerație. Multe probleme tehnice trebuie rezolvate înainte de a putea fi construit un adevărat slingatron, dintre care cea mai importantă este reducerea la minimum a frecării dintre bilă și tub.

Pentru a finaliza fiecare dintre cele trei proiecte numite, chiar și în cel mai bun scenariu, va fi nevoie de mai mult de o duzină de ani, iar apoi doar dacă guvernul sau afacerea privată preia finanțarea. În caz contrar, aceste prototipuri vor rămâne pentru totdeauna pe mesele inventatorilor lor.

Viitor îndepărtat

(2070–2100)

Lift spațial

Este posibil ca până la sfârșitul acestui secol dezvoltarea nanotehnologiei să facă posibil chiar și faimosul lift spațial. Omul, la fel ca Jack pe tulpina de fasole, poate să-l urce pe nori și mai departe. Vom intra în lift, vom apăsa butonul „sus” și vom urca pe fibra, care este un nanotub de carbon lung de mii de kilometri. Este clar că un astfel de produs nou ar putea revoluționa economia călătoriei în spațiu și ar putea întoarce totul pe cap.

În 1895, fizicianul rus Konstantin Ciolkovski, inspirat de construcția Turnului Eiffel, cea mai înaltă structură din lume la acea vreme, și-a pus o întrebare simplă: de ce nu poate fi construit un astfel de turn la fel de înalt ca spațiul? Dacă este suficient de mare, a calculat el, nu va cădea niciodată, conform legilor fizicii. El a numit această structură „palat ceresc”.

Imaginează-ți o minge. Dacă începeți să o învârți pe o sfoară, forța centrifugă va fi suficientă pentru a împiedica mingea să cadă. La fel, dacă cablul este suficient de lung, forța centrifugă va împiedica greutatea atașată la capăt să cadă pe pământ. Rotația Pământului va fi suficientă pentru a menține cablul pe cer. Odată ce cablul liftului spațial se întinde în ceruri, orice vehicul capabil să se deplaseze de-a lungul acestuia va putea călători în siguranță în spațiu.

Pe hârtie, acest truc pare să funcționeze. Dar, din păcate, dacă încercați să aplicați legile mișcării lui Newton și să calculați tensiunea din cablu, se dovedește că această tensiune depășește rezistența oțelului: orice cablu se va rupe pur și simplu, ceea ce face ca liftul spațial să fie imposibil.

De-a lungul multor ani și chiar decenii, ideea unui lift spațial a fost fie uitată, fie discutată din nou, doar pentru a fi respinsă încă o dată din același motiv. În 1957, omul de știință rus Yuri Artsutanov a propus propria sa versiune a proiectului, conform căreia trebuia să construiască un lift nu de jos în sus, ci, dimpotrivă, de sus în jos. S-a propus trimiterea unei nave spațiale pe orbită, care să coboare apoi o legătură de acolo; Rămâne doar să-l reparăm pe pământ. Scriitorii de science fiction au contribuit și ei la popularizarea acestui proiect. Arthur C. Clarke și-a imaginat un lift spațial în romanul său din 1979 Fântânile raiului și Robert Heinlein în romanul său din 1982 Frida.

Nanotuburile de carbon au reînviat această idee. După cum am văzut deja, ele au cea mai mare rezistență dintre toate materialele cunoscute. Sunt mai puternice decât oțelul, iar rezistența potențială a nanotuburilor ar putea rezista la sarcinile care apar în proiectarea unui lift spațial.

Problema este, totuși, crearea unei legături de nanotuburi de carbon pur de 80.000 km lungime. Aceasta este o sarcină incredibil de dificilă, deoarece până acum oamenii de știință au reușit să obțină doar câțiva centimetri de nanotuburi de carbon pur în laborator. Puteți, desigur, să răsuciți împreună miliarde de nanofibre, dar aceste fibre nu vor fi solide. Scopul este de a crea un nanotub lung în care fiecare atom de carbon să fie strict în locul său.

În 2009, oamenii de știință de la Universitatea Rice au anunțat o descoperire importantă: fibrele rezultate nu sunt pure, ci compozite, dar au dezvoltat o tehnologie suficient de flexibilă pentru a crea nanotuburi de carbon de orice lungime. Prin încercări și erori, cercetătorii au descoperit că nanotuburile de carbon ar putea fi dizolvate în acid clorosulfonic și apoi stoarse dintr-o duză ca o seringă. Folosind această metodă, este posibil să se producă fibre din nanotuburi de carbon de orice lungime, iar grosimea acesteia este de 50 de microni.

Una dintre aplicațiile comerciale ale fibrei de nanotuburi de carbon este liniile electrice, deoarece nanotuburile conduc electricitatea mai bine decât cuprul, sunt mai ușoare și mai puternice. Profesorul de inginerie de la Universitatea Rice, Matteo Pasquali, spune: „Pentru liniile electrice, aveți nevoie de tone de această fibră și încă nu există nicio modalitate de a o produce. Trebuie doar să vii cu un singur miracol.”

Deși fibrele rezultate nu sunt suficient de pure pentru a se potrivi într-un lift spațial, aceste studii oferă speranța că într-o zi vom putea crește nanotuburi de carbon pur suficient de puternice pentru a ne ridica în cer.

Dar chiar dacă presupunem că problema producerii nanotuburilor lungi este rezolvată, oamenii de știință se vor confrunta cu alte probleme practice. De exemplu, un cablu de lift spațial ar trebui să se ridice cu mult deasupra orbitelor majorității sateliților. Aceasta înseamnă că orbita unui satelit se va intersecta într-o zi cu traseul ascensorului spațial și va provoca un accident. Deoarece sateliții mici zboară cu viteze de 7–8 km/s, o coliziune ar putea fi catastrofală. De aici rezultă că liftul va trebui să fie echipat cu motoare speciale de rachetă, care vor muta cablul ascensorului din calea sateliților zburători și a resturilor spațiale.

O altă problemă este vremea, adică uraganele, furtunile și vânturile puternice. Un lift spațial trebuie să fie ancorat la sol, poate pe un portavion sau pe o platformă petrolieră din Pacific, dar trebuie să fie flexibil pentru a supraviețui elementelor.

În plus, cabina trebuie să aibă un buton de panică și o capsulă de evacuare în cazul în care cablul se rupe. Dacă se întâmplă ceva cu cablul, vagonul liftului trebuie să alunece sau să se parașute la sol pentru a salva pasagerii.

Pentru a accelera demararea cercetării lifturilor spațiale, NASA a anunțat mai multe competiții. Space Elevator Race, sponsorizată de NASA, oferă premii în valoare totală de 2 milioane de dolari. Conform regulilor, pentru a câștiga o competiție pentru ascensoare care funcționează folosind energia transmisă de-a lungul unui fascicul, trebuie să construim un dispozitiv cu o greutate de cel mult 50 kg, capabil să urce un cablu la o înălțime de 1 km cu o viteză de 2 m. /s. Dificultatea este că acest dispozitiv nu trebuie să aibă combustibil, baterii sau cablu electric. Energia pentru mișcarea sa trebuie transmisă de pe Pământ de-a lungul unui fascicul.

Am văzut cu ochii mei pasiunea și energia inginerilor care lucrează la liftul spațial și visează să câștige premiul. Am zburat chiar și la Seattle pentru a-i întâlni pe tinerii ingineri întreprinzători ai unui grup numit LaserMotive. Auzind „cântecul sirenelor” - apelul NASA, s-au apucat să dezvolte prototipuri ale unui dispozitiv care, foarte posibil, va deveni inima unui lift spațial.

Am intrat într-un hangar mare închiriat de tineri pentru testare. La un capăt al hangarului am văzut un laser mare capabil să emită un fascicul de energie puternic. Celălalt adăpostește liftul spațial însuși. Era o cutie lată de aproximativ un metru cu o oglindă mare. Oglinda a reflectat raza laser care a lovit-o pe o întreagă baterie de celule solare, care i-a transformat energia în electricitate. Electricitatea a fost furnizată motorului, iar vagonul liftului s-a târât încet pe un cablu scurt. Cu acest aranjament, cabina cu motor electric nu trebuie să tragă împreună cu ea un cablu electric. Este suficient să direcționați un fascicul laser către acesta de la sol, iar liftul se va târâ singur de-a lungul cablului.

Laserul din hangar era atât de puternic încât oamenii trebuiau să-și protejeze ochii cu ochelari speciali în timp ce funcționa. După multe încercări, tinerii au reușit în sfârșit să-și facă mașina să se târască în sus. Un aspect al problemei liftului spațial a fost rezolvat, cel puțin în teorie.

Inițial, sarcina a fost atât de dificilă încât niciunul dintre participanți nu a reușit să o ducă la bun sfârșit și să câștige premiul promis. Cu toate acestea, în 2009, LaserMotive a primit un premiu. Competiția a avut loc la baza Edwards Air Force din deșertul Mojave din California. Un elicopter cu un cablu lung atârna deasupra deșertului, iar dispozitivele participanților au încercat să urce de-a lungul acestui cablu. Liftul echipei LaserMotive a reușit să facă acest lucru de patru ori în două zile; cel mai bun timp al său a fost de 228 de secunde. Deci munca tinerilor ingineri pe care i-am observat în acel hangar a dat roade.

Navele stelare

Până la sfârșitul acestui secol, stațiile științifice vor apărea cel mai probabil pe Marte și, poate, undeva în centura de asteroizi, în ciuda crizei actuale de finanțare pentru explorarea spațială cu echipaj. Următorul în rând va fi o adevărată vedetă. Astăzi, o sondă interstelară ar fi un efort complet fără speranță, dar peste o sută de ani situația se poate schimba.

Pentru ca ideea călătoriei interstelare să devină realitate, mai multe probleme fundamentale trebuie rezolvate. Prima dintre ele este căutarea unui nou principiu de mișcare. O rachetă chimică tradițională ar dura aproximativ 70.000 de ani pentru a ajunge la cea mai apropiată stea. De exemplu, două Voyager lansate în 1977 au stabilit un record pentru cea mai mare distanță față de Pământ. În prezent (mai 2011), prima dintre ele se află la 17,5 miliarde de km distanță de Soare, dar distanța pe care a parcurs-o este doar o mică parte din drumul până la stele.

Au fost propuse mai multe modele și principii de mișcare pentru vehiculele interstelare. Acest:

Velă solară;

Rachetă nucleară;

Racheta cu motor termonuclear ramjet;

Nanonave.

În timp ce mă aflau la Plum Brook Station de la NASA din Cleveland, Ohio, l-am întâlnit pe unul dintre vizionarii și susținătorii înfocați ai ideii velei solare. La acest site a fost construită cea mai mare cameră cu vid din lume pentru testarea sateliților. Dimensiunile acestei camere sunt uimitoare; aceasta este o adevărată peșteră de aproximativ 30 m diametru și 38 m înălțime, care ar putea adăposti cu ușurință mai multe clădiri rezidențiale cu mai multe etaje. De asemenea, este suficient de mare pentru a testa sateliți și părți ale rachetei în vidul spațiului. Amploarea proiectului este uimitoare. M-am simțit deosebit de privilegiat să mă aflu chiar în locul în care erau testați mulți dintre cei mai importanți sateliți, sonde interplanetare și rachete din America.

Așa că m-am întâlnit cu unul dintre cei mai importanți susținători ai velei solare, omul de știință al NASA Les Johnson. Mi-a spus că încă din copilărie, în timp ce citea science fiction, a visat să construiască rachete care ar putea ajunge la stele. Johnson a scris chiar și un curs de bază despre cum să construiești vele solare. El crede că acest principiu poate fi implementat în următoarele câteva decenii, dar este pregătit pentru faptul că adevărata navă va fi construită, cel mai probabil, la mulți ani după moartea sa. Asemenea zidarilor care au construit marile catedrale din Evul Mediu, Johnson înțelege că poate fi nevoie de mai multe vieți umane pentru a construi un vehicul care să ajungă la stele.

Principiul de funcționare al unei vele solare se bazează pe faptul că lumina, deși nu are masă de repaus, are impuls, ceea ce înseamnă că poate exercita presiune. Presiunea pe care lumina soarelui o exercită asupra tuturor obiectelor întâlnite este extrem de mică, pur și simplu nu o simțim, dar dacă vela solară este suficient de mare și suntem dispuși să așteptăm suficient, atunci această presiune poate accelera nava interstelară (în spațiu, intensitatea medie a luminii solare este de opt ori mai mare decât pe Pământ).

Johnson mi-a spus că scopul lui este să creeze o velă solară gigantică din plastic foarte subțire, dar flexibil și rezistent. Această velă ar trebui să aibă câțiva kilometri în diametru și ar trebui să fie construită în spațiul cosmic. Odată asamblat, se va învârti încet în jurul Soarelui, câștigând treptat o viteză mai mare. Pe parcursul câțiva ani de accelerare, vela va ieși în spirală din sistemul solar și se va repezi spre stele. În general, o velă solară, după cum mi-a spus Johnson, este capabilă să accelereze o sondă interstelară la 0,1% din viteza luminii; În consecință, în astfel de condiții va ajunge la cea mai apropiată stea în 400 de ani.

Johnson încearcă să vină cu ceva care să ofere velei solare o accelerație suplimentară și să reducă timpul de zbor. O modalitate posibilă este plasarea unei baterii de lasere puternice pe Lună. Razele laser care lovesc vela îi vor transfera energie suplimentară și, în consecință, o viteză suplimentară atunci când zboară către stele.

Una dintre problemele cu o navă sub o vela solară este că este extrem de dificil de controlat și este aproape imposibil să te oprești și să conduci în direcția opusă, deoarece lumina soarelui călătorește doar într-o singură direcție - departe de Soare. O soluție la această problemă este de a desfășura vela și de a folosi lumina de la steaua țintă pentru a o încetini. O altă posibilitate este să efectuați o manevră gravitațională în apropierea acestei stele îndepărtate și, folosind efectul de praștie, să accelerați pentru călătoria de întoarcere. A treia opțiune este să aterizezi pe o lună a acelui sistem stelar, să construiești o baterie de lasere pe ea și să pornești în călătoria de întoarcere, folosind lumina stelei și razele laser.

Johnson visează la vedete, dar înțelege că realitatea în acest moment pare mult mai modestă decât visele lui. În 1993, rușii au desfășurat un reflector în 25 de puncte făcut din lavsan pe o navă neacostat de la stația Mir, dar scopul experimentului a fost doar acela de a demonstra sistemul de desfășurare. A doua încercare s-a încheiat cu eșec. În 2004, japonezii au lansat cu succes două prototipuri de vele solare, dar din nou, scopul a fost testarea sistemului de desfășurare, nu propulsia. În 2005, a existat o încercare ambițioasă de a desfășura o velă solară adevărată numită Cosmos 1, organizată de Planetary Society, organizația publică Cosmos Studios și Academia Rusă de Științe. Vela a fost lansată dintr-un submarin rus, dar lansarea rachetei Volna a fost eșuată, iar vela solară nu a ajuns pe orbită.

Și în 2008, când o echipă de la NASA a încercat să lanseze vela solară NanoSail-D, același lucru s-a întâmplat și cu racheta Falcon 1.

În cele din urmă, în mai 2010, Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială a lansat cu succes IKAROS, prima navă spațială care a folosit tehnologia velelor solare în spațiul interplanetar. Dispozitivul a fost plasat pe o traiectorie de zbor spre Venus, a desfășurat cu succes o velă pătrată cu o diagonală de 20 m și a demonstrat capacitatea de a-și controla orientarea și de a-și schimba viteza de zbor. În viitor, japonezii plănuiesc să lanseze o altă sondă interplanetară cu o velă solară către Jupiter.

Rachetă nucleară

Oamenii de știință iau în considerare și posibilitatea utilizării energiei nucleare pentru călătoriile interstelare. În 1953, Comisia pentru Energie Atomică din SUA a început dezvoltarea serioasă de rachete cu reactoare nucleare, care a început cu proiectul Rover. În anii 1950 și 1960. experimentele cu rachete nucleare s-au încheiat în mare parte fără succes. Motoarele nucleare s-au comportat instabil și, în general, s-au dovedit a fi prea complexe pentru sistemele de control din acea vreme. Mai mult decât atât, este ușor de demonstrat că producția de energie a unui reactor convențional de fisiune atomică este complet insuficientă pentru o navă spațială interstelară. Reactorul nuclear industrial mediu produce aproximativ 1.000 de megawați de energie, ceea ce nu este suficient pentru a ajunge la stele.

Cu toate acestea, în anii 1950. oamenii de știință au propus să folosească bombe atomice și cu hidrogen, mai degrabă decât reactoare, pentru navele spațiale interstelare. Proiectul Orion, de exemplu, trebuia să accelereze o rachetă cu valuri de explozie de la bombe atomice. Nava ar fi trebuit să arunce o serie de bombe atomice în spatele ei, ale căror explozii ar genera explozii puternice de radiații X. Unda de șoc de la aceste explozii trebuia să accelereze nava.

În 1959, fizicienii de la General Atomics estimau că o versiune avansată a lui Orion, cu un diametru de 400 m, va cântări 8 milioane de tone și ar fi alimentată de 1.000 de bombe cu hidrogen.

Fizicianul Freeman Dyson a fost un susținător înfocat al proiectului Orion. „Pentru mine, Orion a însemnat accesibilitatea întregului sistem solar pentru răspândirea vieții. El ar putea schimba cursul istoriei, spune Dyson. În plus, ar fi o modalitate convenabilă de a scăpa de bombele atomice. „Într-un zbor am scăpa de 2.000 de bombe.”

Sfârșitul proiectului Orion a fost însă Tratatul de limitare a testelor nucleare încheiat în 1963, care a interzis exploziile la sol. Fără testare, a fost imposibil să se realizeze designul Orion și proiectul a fost închis.

Motor de fuziune cu flux direct

Un alt proiect de rachete nucleare a fost propus în 1960 de Robert W. Bussard; el a propus echiparea rachetei cu un motor termonuclear, asemănător unui motor cu reacție convențional de avion. În general, un motor ramjet captează aer în timpul zborului și îl amestecă cu combustibilul din interior. Amestecul combustibil/aer este apoi aprins, creând o explozie chimică care creează propulsie. Bussard a propus aplicarea aceluiași principiu la un motor de fuziune. În loc să extragă aer din atmosferă, așa cum o face un motor de avion, un motor de fuziune ramjet va colecta hidrogen din spațiul interstelar. Gazul colectat ar trebui să fie comprimat și încălzit folosind câmpuri electrice și magnetice înainte de a începe reacția de fuziune termonucleară a heliului, care va elibera cantități enorme de energie. Va avea loc o explozie și racheta va primi un impuls. Și din moment ce rezervele de hidrogen din spațiul interstelar sunt inepuizabile, un motor nuclear ramjet ar putea funcționa pentru totdeauna.

Designul navei cu un motor de fuziune ramjet seamănă cu un cornet de înghețată. Pâlnia captează hidrogenul gazos, care apoi intră în motor, se încălzește și suferă o reacție de fuziune cu alți atomi de hidrogen. Bussard a calculat că un motor nuclear ramjet care cântărește aproximativ 1000 de tone este capabil să mențină o accelerație constantă de aproximativ 10 m/s 2 (adică aproximativ egală cu accelerația gravitației pe Pământ); în acest caz, în decurs de un an, nava spațială va accelera până la aproximativ 77% din viteza luminii. Întrucât un motor nuclear ramjet nu este limitat de rezervele de combustibil, o navă cu un astfel de motor ar putea teoretic să depășească granițele galaxiei noastre și în doar 23 de ani, conform ceasului navei, să ajungă în Nebuloasa Andromeda, situată la o distanță de 2. milioane de ani lumină de noi. (Conform teoriei relativității a lui Einstein, timpul încetinește pe o navă care accelerează, astfel încât astronauții dintr-o navă va îmbătrâni doar 23 de ani, chiar dacă au trecut milioane de ani pe Pământ în acest timp.)

Totuși, există și aici probleme serioase. În primul rând, mediul interstelar conține în mare parte protoni individuali, așa că un motor de fuziune ar trebui să ardă hidrogen pur, deși această reacție nu produce multă energie. (Fuziunea hidrogenului poate merge în moduri diferite. În prezent, pe Pământ, oamenii de știință preferă opțiunea influenței deuteriului și tritiului, care eliberează semnificativ mai multă energie. Cu toate acestea, în mediul interstelar, hidrogenul este sub formă de protoni individuali, deci în motoarele nucleare ramjet numai fuziunea proton-proton poate fi folosită o reacție de fuziune care eliberează mult mai puțină energie decât reacția deuteriu-tritiu.) Cu toate acestea, Bussard a arătat că dacă modificați amestecul de combustibil adăugând ceva carbon, atunci carbonul, funcționând ca un catalizator, va produce o cantitate imensă de energie, destul de suficientă pentru o navă.

În al doilea rând, pâlnia din fața navei spațiale, pentru a colecta suficient hidrogen, trebuie să fie uriașă - aproximativ 160 km în diametru, așa că va trebui să fie colectată în spațiu.

Mai este o problemă nerezolvată. În 1985, inginerii Robert Zubrin și Dana Andrews au arătat că rezistența mediului ar împiedica o navă cu propulsie ramjet să accelereze la viteze apropiate de lumina. Această rezistență se datorează mișcării navei și a pâlniei în câmpul atomilor de hidrogen. Cu toate acestea, calculele lor se bazează pe unele ipoteze care în viitor ar putea să nu fie aplicabile navelor cu motoare ramjet.

În prezent, deși nu avem idei clare despre procesul de fuziune proton-proton (precum și despre rezistența ionilor de hidrogen în mediul interstelar), perspectivele pentru un motor nuclear ramjet rămân incerte. Dar dacă aceste probleme de inginerie pot fi rezolvate, acest design va fi probabil unul dintre cele mai bune.

Rachete cu antimaterie

O altă opțiune este utilizarea antimateriei, cea mai mare sursă de energie din Univers, pentru navă. Antimateria este opusul materiei, în sensul că toate părțile constitutive ale unui atom de acolo au sarcini opuse. De exemplu, un electron are o sarcină negativă, dar un antielectron (pozitron) are o sarcină pozitivă. La contactul cu materia, antimateria se anihilează. Acest lucru eliberează atât de multă energie încât o linguriță de antimaterie ar fi suficientă pentru a distruge întregul New York.

Antimateria este atât de puternică încât răufăcătorii din Îngerii și Demonii lui Dan Brown o folosesc pentru a construi o bombă și plănuiesc să arunce în aer Vaticanul; În poveste, ei fură antimaterie din cel mai mare centru european de cercetare nucleară CERN, situat în Elveția, lângă Geneva. Spre deosebire de o bombă cu hidrogen, care are doar 1% eficientă, o bombă cu antimaterie ar fi 100% eficientă. În timpul anihilării materiei și antimateriei, energia este eliberată în deplină conformitate cu ecuația lui Einstein: E=mc 2.

În principiu, antimateria este un combustibil ideal pentru rachete. Potrivit lui Gerald Smith de la Universitatea de Stat din Pennsylvania, 4 miligrame de antimaterie ar fi suficiente pentru a zbura pe Marte, iar o sută de grame ar duce nava către cele mai apropiate stele. Anihilarea antimateriei eliberează de un miliard de ori mai multă energie decât se poate obține din aceeași cantitate de combustibil modern pentru rachete. Un motor de antimaterie ar părea destul de simplu. Puteți injecta pur și simplu particule de antimaterie, una după alta, într-o cameră specială a rachetei. Acolo se anihilează cu materie obișnuită, provocând o explozie titanică. Gazele încălzite sunt apoi expulzate de la un capăt al camerei, creând propulsie de jet.

Suntem încă foarte departe de a realiza acest vis. Oamenii de știință au reușit să obțină antielectroni și antiprotoni, precum și atomi de antihidrogen, în care antielectronul circulă în jurul antiprotonului. Acest lucru a fost făcut atât la CERN, cât și la Laboratorul Național de Accelerator Fermi (numit mai frecvent Fermilab) lângă Chicago, la Tevatron, al doilea accelerator de particule din lume (mai mare decât Large Hadron Collider de la CERN). În ambele laboratoare, fizicienii au direcționat un flux de particule de înaltă energie către o țintă și au obținut un flux de fragmente, inclusiv antiprotoni. Folosind magneți puternici, antimateria a fost separată de materia obișnuită. Antiprotonii rezultați au fost apoi încetiniți și lăsați să se amestece cu antielectroni, rezultând atomi de antihidrogen.

Dave McGinnis, unul dintre fizicienii de la Fermilab, s-a gândit mult timp la utilizarea practică a antimateriei. El și cu mine am stat lângă Tevatron, iar Dave mi-a explicat economia deconcertantă a antimateriei. Singura modalitate cunoscută de a obține orice cantitate semnificativă de antimaterie, a spus el, a fost să folosești un colisionator puternic precum Tevatron; dar aceste mașini sunt extrem de scumpe și pot produce antimaterie doar în cantități foarte mici. De exemplu, în 2004, un ciocnitor de la CERN a dat oamenilor de știință câteva trilioane de grame de antimaterie, iar această plăcere a costat oamenii de știință 20 de milioane de dolari. La acest preț, economia mondială ar intra în faliment înainte ca suficientă antimaterie să poată fi produsă pentru o expediție stelară. Motoarele de antimaterie în sine, a subliniat McGinnis, nu sunt deosebit de complicate și cu siguranță nu contrazic legile naturii. Dar costul unui astfel de motor nu va permite să fie construit efectiv în viitorul apropiat.

Unul dintre motivele pentru care antimateria este atât de incredibil de scumpă este sumele enorme care trebuie cheltuite pentru construcția de acceleratoare și colisionare. Cu toate acestea, acceleratoarele în sine sunt mașini universale și sunt utilizate în principal nu pentru producerea de antimaterie, ci pentru producerea de tot felul de particule elementare exotice. Acesta este un instrument de cercetare fizică, nu un aparat industrial.

Se poate presupune că dezvoltarea unui nou tip de ciocnitor, conceput special pentru producerea de antimaterie, ar putea reduce considerabil costul acestuia. Producția în masă a unor astfel de mașini ar produce apoi cantități semnificative de antimaterie. Harold Gerrish de la NASA este încrezător că prețul antimateriei ar putea scădea în cele din urmă la 5.000 de dolari pe microgram.

O altă posibilitate de utilizare a antimateriei ca combustibil pentru rachete este găsirea unui meteorit de antimaterie în spațiul cosmic. Dacă s-ar găsi un astfel de obiect, energia lui ar fi cel mai probabil suficientă pentru a alimenta mai mult de o navă spațială. Trebuie spus că în 2006, în cadrul satelitului rus Resurs-DK, a fost lansat instrumentul european PAMELA, al cărui scop este căutarea antimateriei naturale în spațiul cosmic.

Dacă antimateria este descoperită în spațiu, atunci omenirea va trebui să vină cu ceva de genul unei rețele electromagnetice pentru a o colecta.

Deci, deși navele spațiale antimaterie interstelare sunt o idee foarte reală și nu contrazic legile naturii, cel mai probabil ele nu vor apărea în secolul 21, cu excepția cazului în care la sfârșitul secolului oamenii de știință vor putea reduce costul antimateriei pentru o sumă rezonabilă. Dar dacă acest lucru se poate face, proiectul navei stelare cu antimaterie va fi cu siguranță unul dintre primele care vor fi luate în considerare.

Nanonave

Ne-am obișnuit de mult timp cu efectele speciale în filme precum Star Wars și Star Trek; Când te gândești la nave spațiale, apar imagini cu mașini futuriste uriașe, pline din toate părțile cu cele mai recente invenții din domeniul dispozitivelor de înaltă tehnologie. Între timp, există o altă posibilitate: folosirea nanotehnologiei pentru a crea nave spațiale minuscule, nu mai mari decât un degetar sau un ac, sau chiar mai mici. Suntem deja siguri că navele vor trebui să fie uriașe, precum Enterprise, și să poarte un întreg echipaj de astronauți. Dar, cu ajutorul nanotehnologiei, funcțiile principale ale unei nave spațiale pot fi conținute într-un volum minim, iar apoi nu o navă uriașă, în care echipajul va trebui să trăiască mulți ani, va merge spre stele, ci milioane de mici. nanonave. Poate că doar o mică parte dintre ele vor ajunge la destinație, dar principalul lucru va fi făcut: după ce au ajuns la unul dintre sateliții sistemului de destinație, aceste nave vor construi o fabrică și vor asigura producția unui număr nelimitat de copii proprii.

Vint Cerf crede că nanonavele pot fi folosite atât pentru studiul sistemului solar, cât și, în timp, pentru zborurile către stele. El spune: „Dacă putem proiecta nanodispozitive mici, dar puternice, care pot fi ușor transportate și livrate la suprafață, sub suprafață și în atmosfera planetelor și lunilor noastre vecine, explorarea sistemului solar va deveni mult mai eficientă... Aceleași capacități pot fi extinse la explorarea interstelară "

Se știe că în natură, mamiferele dau naștere doar câțiva pui și se asigură că toți supraviețuiesc. Insectele, pe de altă parte, produc un număr mare de pui, dar doar un număr mic dintre ei supraviețuiesc. Ambele strategii au suficient succes pentru a permite speciilor să existe pe planetă timp de multe milioane de ani. În același mod, putem trimite în spațiu o navă spațială foarte scumpă - sau milioane de nave stelare minuscule, fiecare dintre acestea va costa un ban și va consuma foarte puțin combustibil.

Însuși conceptul de nanonave se bazează pe o strategie de mare succes care este utilizată pe scară largă în natură: strategia roiului. Păsările, albinele și altele asemenea zboară adesea în stoluri sau roi. Nu doar că un număr mare de rude garantează siguranța; În plus, turma acționează ca un sistem de avertizare timpurie. Dacă se întâmplă ceva periculos la un capăt al turmei - de exemplu, un atac al unui prădător, întregul turmă primește instantaneu informații despre acesta. Turma este foarte eficientă și energică. Păsările, care zboară într-o figură caracteristică în formă de V - o pană, folosesc fluxuri turbulente din aripa unui vecin din față și, astfel, își fac zborul mai ușor.

Oamenii de știință vorbesc despre un roi, roi sau familie de furnici ca pe un „superorganism”, care în unele cazuri are propria sa inteligență, independentă de abilitățile indivizilor individuali care îl alcătuiesc. Sistemul nervos al unei furnici, de exemplu, este foarte simplu, iar creierul este foarte mic, dar împreună o familie de furnici este capabilă să construiască o structură foarte complexă - un furnicar. Oamenii de știință speră să profite de lecțiile naturii atunci când dezvoltă roboți „roi” care ar putea într-o zi să plece în călătorii lungi către alte planete și stele.

Într-un fel, toate acestea amintesc de conceptul de „praf inteligent”, care este dezvoltat de Pentagon: miliarde de particule echipate cu senzori minusculi sunt împrăștiate în aer și efectuează recunoașteri. Fiecare senzor în sine nu are inteligență și oferă doar o mică parte de informații, dar împreună își pot oferi proprietarilor munți de tot felul de date. DARPA a sponsorizat cercetarea în acest domeniu cu privire la viitoarele aplicații militare - de exemplu, folosind praf inteligent pentru a monitoriza pozițiile inamice pe câmpul de luptă. În 2007 și 2009 Forțele aeriene americane au lansat planuri detaliate de arme pentru următoarele câteva decenii; există totul, de la versiuni avansate ale avionului drone Predator (costând astăzi 4,5 milioane de dolari) până la roiuri uriașe de senzori minusculi și ieftini de mărimea unui cap de ac.

Oamenii de știință sunt și ei interesați de acest concept. Roiuri de praf inteligent ar fi utile pentru monitorizarea în timp real a unui uragan din mii de locații diferite; în același mod s-ar putea observa furtuni, erupții vulcanice, cutremure, inundații, incendii de pădure și alte fenomene naturale. În filmul Twister, de exemplu, urmărim o echipă de vânători de uragane curajoși care riscă viața și membrele prin plasarea senzorilor în jurul tornadelor. Nu numai că este foarte riscant, dar și nu este foarte eficient. În loc să vă riscați viața prin plasarea mai multor senzori în jurul unui crater vulcanic în timpul unei erupții sau în jurul unei tornade care traversează stepa și să primiți informații de la aceștia despre temperatură, umiditate și viteza vântului, ar fi mult mai eficient să împrăștiați praful inteligent în aer. și obțineți simultan date mii de puncte diferite împrăștiate pe o suprafață de sute de kilometri pătrați. Într-un computer, aceste date vor fi compilate într-o imagine tridimensională care vă va arăta în timp real evoluția unui uragan sau diferitele faze ale unei erupții. Întreprinderile comerciale lucrează deja la exemple ale acestor senzori minusculi, iar unii dintre ei sunt de fapt mai mici decât capul unui ac.

Un alt avantaj al nanonavelor este că necesită foarte puțin combustibil pentru a ajunge în spațiul cosmic. În timp ce vehiculele de lansare uriașe pot accelera doar la viteze de 11 km/s, obiectele mici precum nanonavele sunt relativ ușor de lansat în spațiu la viteze incredibil de mari. De exemplu, particulele elementare pot fi accelerate la viteze subluminii folosind un câmp electric convențional. Dacă dați nanoparticulelor o mică sarcină electrică, acestea pot fi, de asemenea, accelerate cu ușurință de un câmp electric.

În loc să cheltuiți sume uriașe de bani pentru trimiterea de sonde interplanetare, este posibil să oferim fiecărei nanonave capacitatea de a se replica; astfel, chiar și un nanobot ar putea construi o fabrică de nanoboți sau chiar o bază lunară. După aceasta, noi sonde cu auto-replicare vor porni să exploreze alte lumi. (Problema este de a crea primul nanobot capabil să se autocopie, iar aceasta este încă o chestiune de viitor foarte îndepărtat.)

În 1980, NASA a luat în serios ideea unui robot cu auto-replicare, încât a comandat un studiu special de la Universitatea Santa Clara numit „Automatizare avansată pentru sarcini spațiale” și a examinat mai multe opțiuni posibile în detaliu. Unul dintre scenariile luate în considerare de oamenii de știință de la NASA a implicat trimiterea pe Lună a unor mici roboți autoreplicatori. Acolo, roboții trebuiau să organizeze producția de felul lor din materiale vechi.

Raportul despre acest program a fost dedicat în principal creării unei fabrici chimice de prelucrare a solului lunar (regolit). S-a presupus, de exemplu, că robotul va ateriza pe Lună, va fi împărțit în părțile sale constitutive și apoi va asambla o nouă configurație din ele, la fel ca un robot de jucărie care se transformă. Deci, robotul ar putea asambla oglinzi parabolice mari pentru a concentra lumina soarelui și a începe să topească regolitul. El ar folosi apoi acidul fluorhidric pentru a extrage metale utilizabile și alte substanțe din topitura regolitului. Metalele ar putea fi folosite pentru a construi o bază lunară. De-a lungul timpului, robotul avea să construiască și o mică fabrică lunară pentru a-și produce propriile copii.

Pe baza datelor din acest raport, Institutul pentru Concepte Avansate al NASA a lansat o serie de proiecte bazate pe utilizarea roboților cu auto-replicare. Mason Peck de la Universitatea Cornell a fost unul dintre cei care au luat în serios ideea unor nave stelare mici.

Am vizitat laboratorul lui Peck și am văzut cu ochii mei un banc de lucru presărat cu tot felul de componente care ar putea într-o zi să fie destinate să meargă în spațiu. Lângă bancul de lucru era și o mică cameră curată cu pereți de plastic, unde erau asamblate componente subțiri ale viitorilor sateliți.

Viziunea lui Peck despre explorarea spațiului este foarte diferită de orice vedem în filmele de la Hollywood. Acesta sugerează posibilitatea creării unui cip care măsoară un centimetru cu centimetru și cântărește un gram, care poate fi accelerat la 1% din viteza luminii. De exemplu, el poate profita de efectul sling, cu care NASA își accelerează stațiile interplanetare la viteze enorme. Această manevră gravitațională implică înconjurarea planetei; cam în același mod, o piatră într-o praștie, ținută de o centură gravitațională, accelerează, zboară în cerc și este trasă în direcția dorită. Aici gravitația planetei ajută să ofere navei spațiale viteză suplimentară.

Dar Peck vrea să folosească forțele magnetice în loc de gravitație. El speră să forțeze micronava să descrie o buclă în câmpul magnetic al lui Jupiter, care este de 20.000 de ori mai intensă decât câmpul magnetic al Pământului și destul de comparabilă cu câmpurile din acceleratoarele Pământului capabile să accelereze particulele elementare la energii de trilioane de electroni volți.

Mi-a arătat o mostră - un microcircuit care, conform planului său, ar putea într-o zi să facă o lungă călătorie în jurul lui Jupiter. Era un pătrat mic, mai mic decât vârful degetului, plin literalmente cu tot felul de lucruri științifice. În general, aparatul interstelar al lui Peck va fi foarte simplu. Pe de o parte, cipul are o baterie solară, care ar trebui să îi furnizeze energie pentru comunicare, iar pe de altă parte, un transmițător radio, cameră video și alți senzori. Acest dispozitiv nu are motor, iar câmpul magnetic al lui Jupiter va trebui să-l accelereze. (Din păcate, în 2007, Institutul de Concepte Avansate al NASA, care finanțase acest proiect și alte proiecte inovatoare pentru programul spațial din 1998, a fost închis din cauza reducerilor bugetare.)

Vedem că ideea lui Peck despre nave este foarte diferită de cea acceptată în science fiction, unde nave stelare uriașe cutreieră vastitatea Universului sub controlul unei echipe de astronauți curajoși. De exemplu, dacă pe una dintre lunile lui Jupiter ar apărea o bază științifică, zeci de astfel de nave mici ar putea fi lansate pe orbită în jurul gigantului gazos. Dacă, printre altele, pe această lună ar apărea o baterie de tunuri laser, navele minuscule ar putea fi accelerate până la o fracțiune notabilă din viteza luminii, oferindu-le accelerație folosind un fascicul laser.

Puțin mai târziu, i-am pus lui Peck o întrebare simplă: ar putea el să-și micșoreze cipul până la dimensiunea unei molecule folosind nanotehnologia? Atunci nici măcar câmpul magnetic al lui Jupiter nu va fi necesar - ele pot fi accelerate la viteze subluminii într-un accelerator convențional construit pe Lună. A spus că este posibil, dar încă nu a stabilit detaliile.

Așa că am luat o bucată de hârtie și împreună am început să scriem ecuații pe ea și să ne dăm seama ce va rezulta din ea. (Așa comunicăm noi, oamenii de știință, unii cu alții - mergem cu o cretă la o tablă sau luăm o bucată de hârtie și încercăm să rezolvăm o problemă folosind diverse formule.) Am scris o ecuație pentru forța Lorentz, pe care Peck își propune să o folosească să-și accelereze navele lângă Jupiter. Apoi am redus mental navele la dimensiunea moleculelor și le-am plasat mental într-un accelerator ipotetic precum Large Hadron Collider. Am realizat rapid că, cu ajutorul unui accelerator convențional plasat pe Lună, nanonavele noastre ar putea fi accelerate la viteze apropiate de viteza luminii fără probleme. Prin reducerea dimensiunii navei stelare de la o placă centimetrică la o moleculă, am reușit să reducem acceleratorul necesar pentru a le accelera; Acum, în loc de Jupiter, am putea folosi un accelerator de particule tradițional. Ideea ni s-a părut destul de realistă.

Cu toate acestea, după ce am analizat din nou ecuațiile, am ajuns la o concluzie generală: singura problemă aici este stabilitatea și puterea nanonavelor. Va sparge acceleratorul moleculele noastre? Ca o minge pe o sfoară, aceste nanonave vor experimenta forțe centrifuge atunci când accelerează la viteze aproape de lumină. În plus, acestea vor fi încărcate electric, astfel încât chiar și forțele electrice le vor amenința integritatea. Concluzia generală: da, nanonavele sunt o posibilitate reală, dar va fi nevoie de zeci de ani de cercetare înainte ca cipul lui Peck să poată fi micșorat la dimensiunea moleculară și amplificat suficient pentru ca apropierea de viteza luminii să nu-i afecteze în niciun fel.

Între timp, Mason Peck visează să trimită un roi de nanonave la cea mai apropiată stea, în speranța că măcar unele dintre ele vor depăși spațiul interstelar care ne separă. Dar ce vor face când vor ajunge la destinație?

Aici intervine proiectul lui Pei Zhang de la Universitatea Carnegie Mellon din Silicon Valley. El a creat o întreagă flotilă de mini-elicoptere, care într-o zi ar putea fi destinate să zboare în atmosfera unei planete extraterestre. Mi-a arătat cu mândrie roiul său de miniboți care semănau cu elicoptere de jucărie. Cu toate acestea, simplitatea exterioară este înșelătoare. Am văzut clar că fiecare dintre ei avea un cip plin cu cea mai complexă electronică. Cu o singură apăsare a unui buton, Zhang a ridicat patru miniboți în aer, care s-au împrăștiat imediat în direcții diferite și au început să ne transmită informații. Foarte curând am fost înconjurat de miniboți din toate părțile.

Astfel de elicoptere, mi-a spus Zhang, ar trebui să ofere asistență în circumstanțe critice, cum ar fi un incendiu sau o explozie; sarcina lor este colectarea de informații și recunoașterea. De-a lungul timpului, miniboții pot fi echipați cu camere de televiziune și senzori pentru temperatură, presiune, direcția vântului etc.; În cazul unui dezastru natural sau provocat de om, astfel de informații pot fi vitale. Mii de miniboți ar putea fi lansați peste un câmp de luptă, un incendiu de pădure sau (de ce nu?) peste un peisaj extraterestru neexplorat. Toți comunică în mod constant între ei. Dacă un minibot întâlnește un obstacol, ceilalți vor afla imediat despre acesta.

Așadar, un scenariu pentru călătoriile interstelare este de a trage mii de cipuri ieftine de unică folosință, similare cipului lui Mason Peck, către cea mai apropiată stea, zburând cu viteza luminii. Dacă chiar și o mică parte dintre ele ajunge la destinație, mini-navele își vor elibera aripile sau elicele și, la fel ca roiul mecanic al lui Pei Zhang, vor zbura deasupra unui peisaj extraterestru fără precedent. Ei vor trimite informații prin radio direct pe Pământ. Odată ce planetele promițătoare vor fi descoperite, a doua generație de mininave va porni; sarcina lor va fi să construiască fabrici lângă o stea îndepărtată pentru a produce aceleași mini-nave, care vor merge apoi la următoarea stea. Procesul se va dezvolta la nesfârșit.

Exodul de pe Pământ?

Până în 2100, probabil că vom trimite astronauți pe Marte și centura de asteroizi, vom explora lunile lui Jupiter și vom lua în serios trimiterea de sonde către stele.

Dar cum rămâne cu umanitatea? Vom avea colonii spațiale și vor putea ele să rezolve problema suprapopulării? Vom găsi o nouă casă în spațiu? Va începe rasa umană să părăsească Pământul până în 2100?

Nu. Având în vedere costul călătoriilor în spațiu, majoritatea oamenilor nu se vor îmbarca la bordul unei nave spațiale și nu vor vedea planete îndepărtate în 2100, sau chiar mult mai târziu. Poate că câțiva astronauți vor fi reușit să creeze câteva avanposturi minuscule ale umanității pe alte planete și sateliți până în acest moment, dar umanitatea în ansamblu va rămâne limitată la Pământ.

Întrucât Pământul va fi casa umanității pentru multe alte secole, să ne întrebăm: cum se va dezvolta civilizația umană? Ce impact va avea știința asupra stilului de viață, muncii și societății? Știința este motorul prosperității, așa că merită să ne gândim cum va schimba civilizația umană și bunăstarea noastră în viitor.

Note:

Baza pentru determinarea coordonatelor utilizatorului nu este măsurarea schimbărilor de frecvență, ci doar timpul de călătorie al semnalelor de la mai mulți sateliți aflați la distanțe diferite (dar cunoscute în fiecare moment) față de acesta. Pentru a determina trei coordonate spațiale, în principiu, este suficient să procesați semnale de la patru sateliți, deși, de obicei, receptorul „ține cont” de toți sateliții de lucru pe care îi aude în acest moment. Există și o metodă mai precisă (dar și mai dificil de implementat) bazată pe măsurarea fazei semnalului primit. - Aprox. BANDĂ

Sau într-o altă limbă pământească, în funcție de locul în care a fost filmat. - Aprox. BANDĂ

Proiectul TPF a fost inclus într-adevăr în planurile pe termen lung ale NASA de multă vreme, dar a rămas întotdeauna un „proiect pe hârtie”, departe de stadiul implementării practice. Nici acesta, nici un al doilea proiect din aceeași arie tematică, Fotograful Planetei Terestre (TPI), nu este inclus în propunerea de buget pentru anul fiscal 2012. Poate că succesorul lor va fi misiunea Lumii Noi pentru imagistica și spectroscopia planetelor asemănătoare Pământului, dar nu se poate spune nimic despre momentul lansării sale. - Aprox. BANDĂ

În realitate, nu era vorba de sensibilitate, ci de calitatea suprafeței oglinzii. - Aprox. BANDĂ

Acest proiect a fost selectat în februarie 2009 pentru implementare comună de către NASA și Agenția Spațială Europeană. La începutul anului 2011, americanii s-au retras din proiect din lipsă de fonduri, iar Europa și-a amânat decizia de a participa la el până în februarie 2012. Proiectul Ice Clipper menționat mai jos a fost propus pentru un concurs NASA încă din 1997 și nu a fost acceptat. . - Aprox. BANDĂ

Din păcate, textul este depășit și în asta. La fel ca EJSM, acest proiect comun a pierdut sprijinul SUA la începutul lui 2011 și este în curs de revizuire, pretinzând aceleași fonduri în bugetul EKA ca EJSM și Observatorul Internațional de Raze X IXO. Doar unul dintre aceste trei proiecte, în formă redusă, poate fi aprobat pentru implementare în 2012, iar lansarea poate avea loc după 2020 – Notă. BANDĂ

Și unii dintre ei sunt chestionați. - Aprox. BANDĂ

Strict vorbind, acesta a fost numele programului NASA conceput pentru a îndeplini cerințele lui Bush, ale căror principale prevederi sunt descrise de autor mai jos. - Aprox. BANDĂ

SUA au rachete și nu trebuie să fie inventate de la zero: nava spațială Orion poate fi lansată de o versiune grea - transportatorul Delta IV și nave private mai ușoare - pe rachete Atlas V sau Falcon-9. Dar nu există o singură navă spațială cu echipaj și nu va exista în următorii trei-patru ani. - Aprox. BANDĂ

Ideea, desigur, nu este distanța, ci creșterea și scăderea vitezei necesare zborurilor. De asemenea, este recomandabil să se limiteze durata expediției pentru a minimiza expunerea la radiații a echipajului. În total, aceste restricții pot avea ca rezultat un model de zbor cu un consum de combustibil foarte mare și, în consecință, o masă mare a complexului expediționar și costul acestuia. - Aprox. BANDĂ

Nu este adevarat. Gazele fierbinți au pătruns în aripa stângă a Columbia și, după o încălzire prelungită, l-au lipsit de puterea sa. Aripa a fost deformată, nava și-a pierdut singura orientare corectă la frânarea în atmosfera superioară și a fost distrusă de forțele aerodinamice. Astronauții au fost uciși din cauza depresurizării și a supraîncărcărilor de șocuri insuportabile. - Aprox. BANDĂ

În februarie 2010, administrația Obama a anunțat închiderea completă a programului Constellation, inclusiv a navei spațiale Orion, dar deja în aprilie a fost de acord să-l mențină ca vehicul de salvare pentru ISS. În 2011, s-a ajuns la un consens cu privire la începerea imediată a finanțării pentru lansarea super-grea SLS pe ​​baza elementelor navetei și continuarea lucrărilor la Orion fără un anunț oficial al obiectivelor promițătorului program cu echipaj. - Aprox. BANDĂ

Nimic de genul asta! În primul rând, rușii și americanii care acum zboară împreună timp de șase luni o dată aterizează sănătoși și sunt capabili să meargă, deși cu precauție, în ziua aterizării. În al doilea rând, starea cosmonauților sovietici și ruși a fost aceeași după zboruri record care au durat 366 și 438 de zile, deoarece mijloacele pe care le-am dezvoltat pentru a combate efectele factorilor de zbor spațial sunt suficiente pentru astfel de perioade. În al treilea rând, Andriyan Nikolaev și Vitaly Sevastyanov abia s-au putut târâ după un zbor record de 18 zile pe Soyuz-9 în 1970, când practic nu fuseseră încă aplicate măsuri preventive. - Aprox. BANDĂ

Învârtirea unei nave sau a unei părți din ea în jurul axei sale este destul de simplă și nu necesită aproape niciun consum suplimentar de combustibil. Un alt lucru este că poate să nu fie foarte convenabil pentru echipaj să lucreze în astfel de condiții. Cu toate acestea, practic nu există date experimentale în acest sens. - Aprox. BANDĂ

Această estimare populară a costului ISS este incorectă, deoarece include în mod artificial costurile tuturor zborurilor navetei în timpul construcției și exploatării sale. Proiectarea și fabricarea componentelor stației, instrumentele științifice și controlul misiunii sunt acum evaluate la aproximativ 58 de miliarde de dolari în aproape 30 de ani (1984–2011). - Aprox. BANDĂ

Ascensorul spațial nu se poate termina la altitudinea orbitei geostaționare - pentru ca acesta să atârne nemișcat și să poată servi drept suport pentru deplasarea cabinelor de transport, sistemul trebuie să fie echipat cu o contragreutate la o altitudine de până la 100.000 km. . - Aprox. BANDĂ

A doua copie a acestei nave spațiale, NanoSail-D2, a fost lansată pe 20 noiembrie 2010 împreună cu satelitul Fastsat, separat de acesta la 17 ianuarie 2011 și a desfășurat cu succes o velă spațială cu o suprafață de 10 m2. - Aprox. BANDĂ

În mai 2011, trei „sateliți cip” experimentali ai echipei lui Peck au fost livrați la ISS pentru testare de anduranță în condițiile spațiului cosmic. - Aprox. BANDĂ

Un astfel de transfer în sine este o sarcină descurajantă. - Aprox. BANDĂ

Oamenii de știință planetari și-au stabilit priorități în studierea Sistemului Solar.

Pentru oamenii născuți în epoca explorării spațiului, cărțile despre sistemul solar publicate înainte de 1957 duc adesea la o stare de șoc. Cât de puțin știa generația mai în vârstă, neavând nici măcar o idee despre uriașii vulcani și canioane de pe Marte, în comparație cu care Muntele Everest pare un furnicar de pădure, iar Marele Canion arată ca un șanț pe marginea drumului. Poate că s-a crezut anterior că sub norii lui Venus ar putea fi o junglă umedă luxoasă, sau un deșert uscat fără sfârșit, sau un ocean în clocot sau mlaștini uriașe de gudron - orice, dar nu ceea ce s-a dovedit a fi de fapt: câmpuri vulcanice uriașe - scene potopul lui Noe de magmă înghețată. Aspectul lui Saturn părea înainte plictisitor: două inele vagi, în timp ce astăzi putem admira sute și mii de inele elegante. Sateliții planetelor gigantice erau pete, nu peisaje fantastice cu lacuri de metan și gheizere de praf.

În acei ani, toate planetele arătau ca niște mici insule de lumină, iar Pământul părea mult mai mare decât în ​​prezent. Nimeni nu a văzut niciodată planeta noastră din exterior: marmură albastră pe catifea neagră, acoperită cu un strat subțire de apă și aer. Nimeni nu știa că Luna și-a datorat nașterea impactului sau că moartea dinozaurilor a avut loc în același timp. Nimeni nu a înțeles pe deplin cum omenirea ar putea schimba complet mediul întregii planete. În plus, epoca spațială ne-a îmbogățit cu cunoștințe despre natură și ne-a deschis noi perspective.

De la lansarea lui Sputnik, explorarea planetară a avut mai multe suișuri și coborâșuri. De exemplu, în anii 1980. munca aproape s-a oprit. Astăzi, zeci de sonde din diferite țări cutreieră sistemul solar - de la Mercur la Pluto. Însă bugetul este redus, cheltuielile cresc și nu duc întotdeauna la rezultatul dorit, care aruncă o umbră asupra NASA. Agenția trece în prezent printr-o perioadă dificilă din istoria sa, de când Nixon a încheiat programul Apollo în urmă cu 35 de ani.

„Specialiştii NASA continuă să caute domenii prioritare pentru cercetare”, spune Anthony Janetos ( Anthony Janetos) de la Pacific Northwest National Laboratory, membru al Consiliului Național de Cercetare (NRC), care supraveghează programul NASA de observare a Pământului. - Explorează spațiul? Studiază omul sau fac știință pură? Se grăbesc spre galaxii sau se limitează la sistemul solar? Sunt interesați de navete și stații spațiale sau doar de natura planetei noastre?”

În principiu, această dezvoltare a evenimentelor ar trebui să dea roade. Nu numai că programele de sonde robotizate trebuie reînviate, dar și zborurile spațiale cu echipaj. Președintele George W. Bush și-a stabilit obiectivul în 2004 de a pune piciorul pe Lună și Marte. În ciuda controverselor acestei idei, NASA a folosit-o. Dar dificultatea a fost că a devenit rapid un mandat nefinanțat și a forțat agenția să spargă zidul care „protejează” în mod tradițional știința și programele cu echipaj de depășire a costurilor. „Cred că toată lumea știe că agenția nu are suficienți bani pentru a face toată munca care trebuie făcută”, spune Bill Claybaugh ( Bill Claybaugh), Director al cercetării și analizei NASA. „Nici banii nu plouă ca aurul asupra agențiilor spațiale din alte țări.”

NRC face uneori un pas înapoi și se întreabă cum se descurcă știința planetară în întreaga lume. Prin urmare, vă prezentăm o listă de obiective prioritare.

1. Monitorizarea climei Pământului

În 2005, un grup al Consiliului Național de Cercetare a concluzionat: „există riscul ca sistemul de satelit de mediu să eșueze”. De atunci situația s-a schimbat. NASA a transferat 600 de milioane de dolari în cinci ani din proiecte de explorare a Pământului pentru a sprijini programele pentru navetă și stația spațială. În același timp, dezvoltarea unui nou sistem național de sateliți de observare a Pământului cu orbită polară a depășit bugetul și trebuie redusă. Acest lucru se aplică instrumentelor care studiază încălzirea globală, măsurând radiația solară incidentă pe Pământ și razele infraroșii reflectate de pe suprafața Pământului.

Drept urmare, peste 20 de sateliți ai Sistemului de Observare a Pământului vor înceta să funcționeze chiar înainte ca noi dispozitive să vină să-i înlocuiască. Oamenii de știință și inginerii speră că le vor putea menține în stare de funcționare pentru ceva timp. „Suntem gata să lucrăm, dar acum avem nevoie de un plan”, spune Robert Cahalan ( Robert Cahalan), șeful Diviziei Climă și Radiații de la NASA Goddard Space Flight Center. „Abia așteptați să se spargă.”

Dacă sateliții încetează să funcționeze înainte de sosirea înlocuitorilor, va exista o lipsă de date care va face dificilă urmărirea modificărilor. De exemplu, dacă următoarea generație de dispozitive observă că Soarele a devenit mai strălucitor, va fi dificil de înțeles dacă acest lucru este într-adevăr așa, sau dacă instrumentele sunt calibrate incorect. Dacă nu se efectuează observații continue prin satelit, această problemă nu poate fi rezolvată. Observații ale suprafeței Pământului de la sateliți Landsat, realizate din 1972, au fost întrerupte de câțiva ani, iar Departamentul Agriculturii din SUA este obligat să cumpere date de la sateliții indieni pentru a monitoriza recolta.

NRC solicită restabilirea finanțării și lansarea a 17 noi nave spațiale care monitorizează stratul de gheață și dioxidul de carbon în următorul deceniu pentru a studia modul în care astfel de factori influențează vremea și pentru a îmbunătăți metodele de prognoză. Din nefericire, cercetarea climatică este prinsă între observarea de rutină a vremii (slujba NOAA) și știință (slujba NASA). „Problema principală este că nimeni nu are sarcina de a monitoriza clima”, spune specialistul în climă Drew Schindel ( Drew Shindell) de la Centrul de Cercetare Spațială Goddard al NASA. La fel ca mulți alți oameni de știință, el consideră că programele guvernamentale privind clima, distribuite între diferite departamente, ar trebui reunite și transferate într-un singur departament care se va ocupa doar de acest subiect.

Plan de acțiune

• Fondați 17 noi sateliți propuși de NASA în următorul deceniu (cost: aproximativ 500 de milioane de dolari pe an).
• Înființarea unui birou de cercetare climatică.

2. Pregătirea protecției împotriva asteroizilor

Amenințare de asteroizi

Asteroizii cu un diametru de 10 km (ucigași de dinozauri) cad pe pământ în medie o dată la 100 de milioane de ani. Asteroizi cu un diametru de aproximativ 1 km (distrugători globali) - o dată la jumătate de milion de ani. Asteroizii de 50 de metri capabili să distrugă un oraș apar o dată la fiecare mileniu.

Studiul de apărare spațială a identificat corpuri de peste 700 de kilometri, dar toate nu sunt periculoase pentru noi în secolele următoare. Cu toate acestea, acest sondaj va putea detecta nu mai mult de 75% dintre astfel de asteroizi.

Șansa ca printre cei 25% nedetectați să existe un asteroid care să cadă pe pământ este mică. Riscul mediu este de până la 1 mie de decese pe an. Riscul de la asteroizi mai mici este, în medie, de până la 100 de persoane pe an.

Asteroidul este atât de uriaș, iar sonda spațială este atât de mică... dar dă-i timp și chiar și o rachetă slabă poate devia roca gigantică de pe orbita sa periculoasă

La fel ca monitorizarea climei, protejarea planetei de asteroizi pare să fie prinsă între două scaune. Nici NASA, nici Agenția Spațială Europeană ( Agenția Spațială Europeană, ESA) nu au un mandat pentru a salva umanitatea. Cel mai bun lucru pe care l-au făcut a fost programul Survey for Space Defense ( Sondajul Spaceguard, NASA) cu un buget de 4 milioane de dolari pe an pentru a căuta în spațiul apropiat Pământului corpuri cu un diametru mai mare de 1 km, care pot provoca daune nu numai oricărei regiuni a planetei, ci și Pământului în ansamblu. . Cu toate acestea, până acum nimeni nu este angajat într-o căutare sistematică a „distrugătoarelor regionale” mai mici, dintre care ar trebui să fie aproximativ 20 de mii în vecinătatea Pământului. De asemenea, nu există nici o Direcție pentru amenințări spațiale care să tragă un semnal de alarmă dacă este necesar. Dacă ar exista tehnologia de securitate, ar dura cel puțin 15 ani pentru a oferi protecție împotriva unei intruziuni periculoase. „Nu există un plan cuprinzător în SUA în acest moment”, spune Larry Lemke ( Larry Lemke), inginer la Centrul Aimson al NASA.

Ca răspuns la o solicitare din partea Congresului din martie 2007, NASA a publicat un raport în care afirmă că detectarea corpurilor cu dimensiuni cuprinse între 100 și 1000 m ar putea fi încredințată Telescopului Large Survey. Telescop mare de sondaj sinoptic, LSST), dezvoltat pentru a cerceta cerul și a căuta noi obiecte. Dezvoltatorii acestui proiect cred că în forma în care a fost conceput telescopul, acesta va putea detecta 80% dintre aceste corpuri în decurs de 10 ani de funcționare (2014-2024). Cu alte 100 de milioane de dolari investiți în proiect, eficiența ar putea crește la 90%.

La fel ca toate instrumentele de la sol, capacitățile telescopului LSST sunt limitate. În primul rând, are un punct orb: poate observa cele mai periculoase obiecte care se deplasează în apropierea orbitei Pământului ușor înainte sau în spatele planetei noastre doar în razele zorilor de dimineață sau de seară, când razele soarelui fac dificilă detectarea lor. În al doilea rând, acest telescop poate determina masa unui asteroid doar indirect - prin luminozitatea sa. În acest caz, masa estimată poate diferi la jumătate: un asteroid mare întunecat poate fi confundat cu unul mic, dar ușor. „Și această distincție poate fi foarte importantă dacă avem nevoie de protecție”, spune Claybaugh.

Pentru a rezolva aceste probleme, NASA a decis să construiască un telescop spațial în infraroșu de 500 de milioane de dolari și să-l plaseze pe orbită în jurul Soarelui. Va fi capabil să detecteze orice amenințare la adresa Pământului și, observând corpurile cerești la diferite lungimi de undă, să le determine masa cu o eroare de cel mult 20%. „Dacă vrei să o faci corect, trebuie să observi infraroșu din spațiu”, spune Donald Yeomans ( Donald Yeomans) de la Laboratorul de propulsie cu reacție, coautor al raportului.

Ce să facem dacă asteroidul se îndreaptă deja spre planeta noastră? Regula generală este că, pentru a devia un asteroid pe raza Pământului, trebuie să-i schimbi viteza cu zece ani înainte de impact cu un milimetru pe secundă, împingându-l cu o explozie nucleară sau trăgându-l înapoi cu atracție gravitațională.

În 2004, Comisia NASA pentru expediții către obiecte din apropierea Pământului a recomandat testarea. Potrivit proiectului Don Quijote de 400 de milioane de dolari, acesta ar trebui să-și schimbe traiectoria lovind un obstacol de patru sute de kilograme. Eliberarea de material după ciocnire ca urmare a efectului de reacție va schimba direcția asteroidului, dar nimeni nu știe cât de puternic va fi acest efect. Determinarea acestui lucru este sarcina principală a proiectului. Oamenii de știință trebuie să găsească un corp pe o orbită atât de îndepărtată încât impactul să nu-l pună accidental pe un curs de coliziune cu Pământul.

În primăvara lui 2008, ESA a finalizat proiectul preliminar și l-a pus imediat pe raft din lipsă de bani. Pentru a-și pune în aplicare planurile, va încerca să își unească forțele cu NASA și/sau cu Agenția Spațială Japoneză ( Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială, JAXA).

Plan de acțiune

• Căutare avansată pentru asteroizi, inclusiv corpuri mici, posibil folosind un telescop spațial în infraroșu dedicat.
• Experimentul asupra devierii controlate a unui asteroid.
• Dezvoltarea unui sistem formal de evaluare a pericolelor potențiale.

3. Caută o nouă viață

Înainte de lansarea satelitului, oamenii de știință considerau sistemul solar ca fiind un adevărat paradis. Apoi optimismul s-a diminuat. S-a dovedit că sora Pământului este un iad viu. După ce s-au apropiat de Marte prăfuit, marinarii au descoperit că peisajul său cu cratere era similar cu cel al Lunii; După ce stăteau pe suprafața sa, vikingii nu au putut găsi o singură moleculă organică. Dar mai târziu, au fost descoperite locuri potrivite pentru viață. Marte încă arată promițătoare. Lunii planetare, în special Europa și Enceladus, par să aibă mari subterane mari și cantități enorme de materie primă pentru formarea vieții. Chiar și Venus poate să fi fost odată acoperită de un ocean. Pe Marte, NASA nu caută organismele în sine, ci urme ale existenței lor în trecut sau prezent, concentrându-se pe prezența apei. Cea mai recentă sondă Phoenix, lansată în august, urmează să aterizeze în regiunea polară nordică neexplorată în 2008. Acesta nu este un rover, ci un dispozitiv staționar cu un manipulator capabil să sape în sol de câțiva centimetri adâncime pentru a căuta depozite de gheață. Mars Science Laboratory se pregătește și el pentru zbor ( Laboratorul de Științe Marte, MSL) este un rover Marte de mărimea unei mașini, în valoare de 1,5 miliarde de dolari, care urmează să fie lansat la sfârșitul anului 2009 și să aterizeze un an mai târziu.

Dar treptat oamenii de știință se vor întoarce la căutarea directă a organismelor vii sau a rămășițelor acestora. ESA intenționează să lanseze sonda ExoMars în 2013 ( ExoMars), echipat cu același laborator ca și vikingii, și un burghiu capabil să pătrundă la 2 m adâncime în sol - suficient pentru a ajunge în straturi în care compușii organici nu sunt distruși.

Mulți oameni de știință planetar consideră că este o prioritate studierea rocilor aduse de pe Marte pe Pământ. Analizarea chiar și a unei cantități mici din ea va oferi o oportunitate de a pătrunde adânc în istoria planetei, așa cum a făcut programul Apollo pentru Lună. Problemele bugetare ale NASA au împins proiectul de mai multe miliarde de dolari până în 2024, dar agenția a început deja să modernizeze MSL, astfel încât să poată păstra mostre din colecție.

Pentru luna Europa a lui Jupiter, oamenii de știință ar dori, de asemenea, să aibă un orbiter care să măsoare modul în care forma și câmpul gravitațional al lunii răspund la influențele mareelor ​​de la Jupiter. Dacă există lichid în interiorul satelitului, suprafața acestuia se va ridica și va scădea cu 30 m, iar dacă nu, doar 1 m. Un magnetometru și un radar vă vor ajuta să priviți sub suprafață și, eventual, să simțiți oceanul, iar camerele vă vor ajuta să cartografiați suprafata in pregatire pentru aterizare si forare .

O extensie naturală a lucrării lui Cassini lângă Titan ar fi un orbiter și un aterizare. Atmosfera lui Titan este similară cu cea a Pământului, permițând utilizarea unui balon cu aer cald care poate coborî ocazional la suprafață și poate preleva mostre. Scopul tuturor acestor lucruri, spune Jonathan Lunin ( Jonathan Lunine) de la Universitatea din Arizona ar „analiza substanțele organice de suprafață pentru a testa dacă există progrese în auto-organizarea substanței despre care mulți experți cred că a început originea vieții pe Pământ”.

În ianuarie 2007, NASA a început să revizuiască aceste proiecte. Agenția intenționează să facă o alegere între Europa și Titan în 2008. Sonda de 2 miliarde de dolari ar putea fi lansată în următorii zece ani. Al doilea corp ceresc va trebui să aștepte încă zece ani.

În cele din urmă, se poate dovedi că viața pământească este unică. Acest lucru ar fi trist, dar nu ar însemna că toate eforturile au fost irosite. Potrivit lui Bruce Jakoski ( Bruce Jacobsky), director al Centrului de Astrobiologie de la Universitatea din Colorado, astrobiologia ne permite să înțelegem cât de diversă poate fi viața, care sunt premisele ei și cum a început pe planeta noastră acum 4 miliarde de ani.

Plan de acțiune

• Obținerea de mostre de sol marțian.
• Pregătirea pentru explorarea Europei și Titanului.

4. Indiciul despre originea planetelor

La fel ca originea vieții, formarea planetelor a fost un proces complex, în mai multe etape. Jupiter a fost primul și apoi i-a condus pe ceilalți. Cât a durat această educație? Sau a avut originea dintr-o singură compresie gravitațională, ca o stea mică? S-a format departe de Soare și apoi s-a apropiat de acesta, așa cum demonstrează conținutul anormal de mare de elemente grele? Și ar putea în același timp să împingă planete mici pe calea lui? Satelitul Juno al lui Jupiter, pe care NASA intenționează să-l lanseze în 2011, ar trebui să ajute să răspundă la aceste întrebări.

Dezvoltarea ideii sondei Stardust, care în 2006 a livrat mostre de praf din comă din jurul nucleului solid al cometei, ar ajuta, de asemenea, la înțelegerea formării planetelor. Potrivit liderului de proiect Donald Brownlee ( Donald Brownlee) de la Universitatea din Washington, Stardust a arătat că cometele au fost colectoare colosale de material nebuloasa protosolar la începutul formării sistemului solar, care a fost înghețat în gheață și conservat până astăzi. „Praful de stele a adus înapoi boabe de praf remarcabile din sistemul solar interior, din surse extrasolare și, aparent, chiar din obiecte distruse precum Pluto, dar sunt foarte puține”. JAXA intenționează să obțină mostre din nucleele cometelor.

Luna poate deveni, de asemenea, o platformă pentru cercetări astroarheologice. A fost un fel de Piatră Rosetta pentru înțelegerea istoriei impacturilor în sistemul solar tânăr, deoarece a ajutat să facă legătura între vârsta relativă a suprafeței, determinată prin numărarea craterelor, cu datarea absolută a probelor returnate de Apollo și Luna rusă. Dar în anii 1960. landerii au vizitat doar câteva locuri. Nu au ajuns la craterul Aitken, un bazin de mărimea unui continent aflat în partea îndepărtată a cărui vârstă poate indica momentul în care formarea planetei s-a încheiat. NASA se gândește acum să trimită acolo un robot pentru a preleva mostre și a le aduce înapoi pe Pământ.

Un alt mister al sistemului solar este că asteroizii din Centura Principală par să se fi format înainte de Marte, care la rândul său s-a format înainte de Pământ. Se pare că un val de formare a planetei mergea spre interior, probabil declanșat de Jupiter. Dar se încadrează Venus în acest tipar? Până la urmă, această planetă, cu norii ei acizi, presiunea enormă și temperaturile infernale, nu este cel mai plăcut loc de aterizare. În 2004, NRC a recomandat desfășurarea unui balon care să poată coborî pentru scurt timp la suprafață, să preleve mostre și apoi să câștige altitudinea necesară pentru a le analiza sau a le trimite înapoi pe Pământ. La mijlocul anilor 1980. Uniunea Sovietică a trimis deja nave spațiale pe Venus, iar acum Agenția Spațială Rusă intenționează să lanseze un nou lander.

Studiul formării planetelor este într-un fel similar cu studiile despre originea vieții. Venus este situată la marginea interioară a zonei de viață, Marte este la marginea exterioară, iar Pământul este la mijloc. Înțelegerea diferențelor dintre aceste planete înseamnă avansarea în căutarea vieții în afara sistemului solar.

Plan de acțiune

• Obține mostre de materie din nucleele cometelor, Lună și Venus.

5. Dincolo de sistemul solar

În urmă cu doi ani, legendarii Voyager au depășit criza financiară. Când NASA a anunțat că vor închide proiectul, protestele publice i-au forțat să continue să lucreze. Nimic creat de om nu a fost vreodată la fel de departe de noi ca Voyager 1: 103 unități astronomice (AU), adică de 103 ori mai departe decât Pământul de Soare și adăugând încă 3,6 u.a. În 2002 sau 2004 (conform diferitelor estimări), a atins misterioasa graniță multistrat a Sistemului Solar, unde particulele de vânt solar se ciocnesc cu un flux de gaz interstelar.

Dar Voyagers au fost concepute pentru a explora planetele exterioare, nu spațiul interstelar. Sursele lor de energie cu plutoniu se usucă. NASA se gândește de mult timp la crearea unei sonde speciale, iar raportul NRC privind fizica solară din 2004 sfătuiește agenția să înceapă lucrările în această direcție.

Granițele externe

Sonda interstelară ar trebui să exploreze regiunea de graniță a sistemului solar, unde gazul ejectat de la Soare se întâlnește cu gazul interstelar. Trebuie să aibă viteză, durabilitate și echipamente pe care Voyagers și Pioneers nu le au.

Sonda trebuie să măsoare conținutul de aminoacizi al particulelor interstelare pentru a determina cât de multă materie organică complexă a intrat în sistemul solar din exterior. De asemenea, trebuie să găsească particule de antimaterie care s-ar putea naște în găuri negre miniaturale sau în materie întunecată. Trebuie să determine modul în care marginea sistemului solar reflectă materia, inclusiv razele cosmice care pot influența clima Pământului. De asemenea, trebuie să afle dacă există un câmp magnetic în spațiul interstelar din jurul nostru, care poate juca un rol important în formarea stelelor. Această sondă poate fi folosită ca telescop spațial miniatural pentru a efectua observații cosmologice fără influența prafului interplanetar. Ar ajuta la studiul așa-numitei Anomalie Pioneer, o forță inexplicabilă care acționează asupra celor două sonde spațiale îndepărtate Pioneer 10 și Pioneer 11 și, de asemenea, ar testa teoria relativității generale a lui Einstein, indicând unde gravitația soarelui colectează razele de lumină de la surse îndepărtate în focalizare. . Ar putea fi folosit pentru a studia în detaliu una dintre stelele din apropiere, precum Epsilon Eridani, deși ar fi nevoie de zeci de mii de ani pentru a ajunge acolo.

Pentru a ajunge la un corp ceresc la o distanță de sute de unități astronomice în timpul vieții omului de știință (și sursa de energie a plutoniului), trebuie să accelerezi până la o viteză de 15 UA. in an. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza una dintre cele trei opțiuni - grea, medie sau, respectiv, ușoară, cu un motor ionic alimentat de un reactor nuclear sau o velă solară.

Sondele grele (36 t) și medii (1 t) au fost dezvoltate în 2005 de echipe conduse de Thomas Zurbuchen ( Thomas Zurbuchen) de la Universitatea din Michigan la Ann Arbor și Ralph McNutt ( Ralph McNutt) de la Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins. Dar cea mai ușoară opțiune pare mai acceptabilă pentru lansare. ESA ia în considerare acum o propunere din partea unei echipe internaționale de oameni de știință condusă de Robert Wimmer-Schweingruber ( Robert Wimmer-Schweingruber) de la Universitatea din Kiel, Germania. De asemenea, NASA se poate alătura acestui proiect.

O velă solară cu un diametru de 200 m va putea accelera o sondă de cinci sute de kilograme. După lansare de pe Pământ, acesta trebuie să se grăbească spre Soare și să treacă cât mai aproape de acesta (în interiorul orbitei lui Mercur) pentru a prinde o val puternică de lumină solară. Asemenea unui windsurfer, nava spațială va vira. Înainte de orbita lui Jupiter, acesta trebuie să lase vela și să zboare liber. Dar mai întâi, inginerii trebuie să dezvolte o velă suficient de ușoară și să o testeze într-o versiune simplificată.

„O astfel de misiune sub auspiciile ESA sau NASA ar fi următorul pas logic în explorarea spațiului”, spune Wimmer-Schweingruber. În următorii 30 de ani, costul acestui proiect este estimat la 2 miliarde de dolari. Studierea planetelor ne va ajuta să înțelegem cum se încadrează Pământul în schema generală, iar studierea cartierului nostru interstelar ne va ajuta să aflăm același lucru pentru întregul sistem solar.

După ce a străbătut firmamentul cu „Vostok 1”, a căzut direct în spațiu. Lumea a fost cucerită. Doamnele țipăiau, aruncând flori la picioarele eroului, iar conducătorii tuturor țărilor, prima regina a Angliei și revoluționarul cuminte Fidel l-au îmbrățișat pe cel mai fermecător bărbat care a trăit vreodată ca fratele lor. Apoi a fost cosmonautul Leonov, care a intrat în spațiul cosmic, Tereshkova, un zbor către Lună, privarea de dreptul lui Pluto de a fi numit planetă și niciun progres cosmic vizibil. Bine, scriitorul de science fiction Bradbury s-a împăcat cu asta, dar Serghei Pavlovici Korolev ar fi foarte nemulțumit. Cum îi putem explica că omenirea nici măcar nu a fost pe Lună?

E păcat, tovarăși. Dar ultimii ani au cunoscut o schimbare majoră și, dacă totul decurge conform planului, deceniul dintre 2020 și 2030 promite să fie noii noștri ani 60. Să vedem la ce lucrează acum Roscosmos, NASA și Agenția Spațială Europeană.

1. Evadare din asteroid. Versiunea #1

Ideile sfinte ale filmului „Armagedon”, mai mult fantastic decât științific, sunt vii în inimile exploratorilor spațiului. Numai totul va fi fără victime umane. O dronă va ateriza pur și simplu pe suprafața aspră a asteroidului și va redirecționa corpul rătăcitor fără minte pe o orbită stabilă în jurul Lunii sau Pământului.

Acest lucru nu este necesar pentru a salva Pământul și nu este un fel de capriciu, asteroidul va fi pur și simplu folosit în scopuri de antrenament. În primul rând, pe acest asteroid poți repeta aterizarea pe Lună, Marte și alte corpuri cosmice, pentru ca astronauții să știe cum să se comporte în această situație. În plus, va fi posibil să se facă analize de sol de la asteroid, ceea ce va ajuta la obținerea de noi informații despre originea Sistemului Solar. Cum va avea loc exact capturarea unui corp ceresc nu a fost încă decis. Opțiunile luate în considerare includ utilizarea unui container gonflabil gigant pentru a ține asteroidul.

2. Evadare din asteroid. Versiunea #2

Agenția Spațială Europeană are propria sa viziune asupra luptei cu asteroizii, care seamănă mai mult cu metoda canonică din film. Proiectul AIDA (Asteroid Impact & Deflection Assessment) este prima misiune a umanității către asteroidul dublu Didim, care se va apropia de planeta noastră cu 11 milioane de kilometri în 2022. Diametrul corpului principal este de aproximativ 800 de metri, satelitul său - 150 de metri. Ambii asteroizi orbitează în jurul unui centru de masă comun la o distanță de aproximativ un kilometru.

În 2014, proiectul a fost numit , dar apoi, ca întotdeauna, banii s-au terminat și NASA a venit în ajutor. Acum, în cazul unui rezultat reușit, laurii vor trebui împărțiți.

Sonda de impact DART dezvoltată de NASA se va prăbuși în satelitul asteroidului cu o viteză de aproximativ 6,5 kilometri pe secundă, iar aparatul AIM al Agenției Spațiale Europene (ESA) se va angaja în explorarea orbitală a celor două corpuri cerești, precum și în consecințele ciocnirii „sondei de sinucidere”. Experimentul de impact ar trebui să ajute experții să înțeleagă dacă este posibil să împingă un asteroid din orbită.

3. Baza lunii

Potrivit unor rapoarte neconfirmate, acest lucru se va întâmpla la începutul anilor 2030, la aproape 70 de ani după ce se presupune că omonimul genialului bluesman a pus piciorul acolo. Dar de data aceasta este planificată nu doar o vizită de curtoazie, ci o înrădăcinare cu drepturi depline pe satelit. Baza va fi proiectată pentru 2-3 persoane și va fi nu doar un fel de oprire la boxe pentru echipajele care pleacă să exploreze planete mai îndepărtate, ci și un fel de mine. Cine nu știa, intenționează să extragă hidrogen de pe Lună și apoi să îl transforme în combustibil pentru rachete.

4. „Luna-Glob”

Cu toate acestea, curajoșii noștri astronauți privesc și ei spre Lună. De fapt, acesta este singurul proiect independent de această amploare pe care Rusia nu l-a abandonat încă.

Adevărat, crearea unei baze spațiale pe Lună este încă o perspectivă îndepărtată, dar proiectele de stații automate interplanetare pentru studiul unui satelit artificial de pe Pământ sunt destul de fezabile chiar acum, iar de câțiva ani, principalul din Rusia este Programul Luna-Glob - de fapt, primul un pas necesar către o potențială așezare lunară.

Sonda va stabili mecanismul de aterizare pe suprafața lunii și va studia solul lunar - foraj pentru a preleva mostre de sol și a-l analiza în continuare pentru prezența gheții (apa este necesară atât pentru viața astronauților, cât și potențial ca combustibil cu hidrogen pentru rachete). ).

Lansarea dispozitivului a fost amânată de multe ori din diverse motive, iar până acum ne-am oprit în 2015. În viitor, înainte de zborul cu echipaj planificat pentru anii 2030, este planificată lansarea mai multor sonde mai grele, inclusiv Luna-Resurs, care va studia și Luna și alte măsuri pregătitoare necesare pentru viitoarea aterizare a astronauților.

Dar nu vă grăbiți să criticați demnitatea noastră cosmică. Rusia, de exemplu, trimite în mod constant astronauți americani, europeni, canadieni și japonezi în spațiu. Locurile pe Soyuz-urile autohtone sunt epuizate în anii următori. Alte țări adoptă experiența Rusiei în pregătirea pentru zboruri spațiale. În Franța, a fost lansat recent un program de antrenament pentru cosmonauți ruși care simulează imponderabilitate.

Nu uitați că multă vreme am fost singurii în afacerea de a trimite milionari ca turiști spațiali.

Mai întâi trebuie să rezolvăm problemele cu cosmodromul Plesetsk, să dezvoltăm GLONASS, să elaborăm sisteme de service pentru nave spațiale individuale pe orbită și să facem alte lucruri mici fără de care explorarea spațiului este imposibilă. Deci totul este înainte, Yura va fi în continuare mândră de noi.

5. Înaintați către Jupiter

Jupiter pare o planetă prea promițătoare pentru viitoarea explorare a spațiului. Și n-a avut timp să-și pună dinții la un pas ca Marte sau Luna. Cercetătorii sunt interesați în special de satelitul planetei Europa cu întinderile sale de gheață. Datorită distanței mari de Soare, Europa primește foarte puțină căldură, dar este posibil ca sub gheață să existe apă lichidă, încălzită prin activitatea tectonică în intestinele planetei. Pentru a ajunge la el, veți avea nevoie de un criobot - un dispozitiv capabil să-și croiască drum prin gheață de câțiva kilometri grosime folosind influența termică. NASA lucrează deja la un astfel de dispozitiv, pe care ei îl numesc Valkyrie. Dispozitivul încălzește apa folosind o sursă de energie nucleară de la bord și direcționează jetul spre gheață, topindu-l. Valkyrie colectează apoi apa topită și repetă procedura, mergând treptat înainte. În timpul testării în Alaska, eșantionul a depășit opt ​​kilometri de gheață pe parcursul unui an. Drept urmare, dacă expediția are loc, oamenii de știință speră pentru prima dată să descopere condiții potrivite pentru originea vieții.

Cu toate acestea, europenii, lacomi de glorie, încearcă cu toată puterea să ia pentru ei laurii exploratorilor lui Jupiter. În 2022, vor trimite pe Jupiter stația automată interplanetară Jupiter Icy Moon Explorer. Satelitul va explora imediat cei mai apropiați și mai mari trei sateliți ai lui Jupiter din așa-numitul grup galilean: Europa, Ganymede și Callisto. Dacă este lansat cu succes la ora programată, dispozitivul va ajunge în sistemul Jupiter în 2030.

6. Zbor spre Alpha Centauri

Expedițiile în cadrul sistemului solar nu sunt impresionante pentru toată lumea, unii ca Alpha Centauri. Toată speranța stă doar în „Nava Spațială Centenar” - un proiect comun al NASA și Agenția SUA pentru Proiecte Avansate de Cercetare pentru Apărare. Dacă totul este în ordine, atunci omenirea va merge la steaua cea mai apropiată de noi în afara sistemului solar în timpul vieții actualilor nou-născuți. Cel puțin, liderii de proiect se așteaptă să creeze tehnologiile necesare călătoriilor interstelare în următorii 100 de ani, cum ar fi un motor de antimaterie. De asemenea, va fi necesar să ne gândim la măsuri de prevenire a consecințelor unei șederi lungi în spațiu pentru corpul uman. Având în vedere starea actuală a științei, șansele de succes a misiunii par neglijabile. Totuși, proiectul este din ce în ce mai finanțat, așa că există șanse.

7. Telescopul spațial James Webb

Telescopul Hubble are un succesor care a fost în dezvoltare de 20 de ani. Dar această lungă așteptare merită - omenirea va putea în sfârșit să privească cele mai îndepărtate obiecte ale universului, aflate la miliarde de ani lumină distanță de noi. De exemplu, va fi posibil să zărim câteva dintre primele stele și galaxii care se vor forma după Big Bang. Cu toate acestea, nu totul este atât de roz - mulți astrofizicieni nu sunt încrezători în eficacitatea acestui ocular, mai ales după numeroase eșecuri în timpul testării și surplusuri bugetare nesfârșite. Dar așteaptă și vezi, nu a mai rămas mult timp, doar un an.

8. Călătorie pe Marte

Ei spun atât de multe încât din anumite motive se pare că am zburat deja acolo. Mai mult, nu doar NASA, ci și parveniții SpaceX și Blue Origin concurează pentru zbor. Pe de altă parte, NASA nu se grăbește și crede că este mai bine să calculezi toate riscurile de pe Pământ înainte de a fi albastru la față, să faci o serie de teste (un asteroid pentru a ajuta) și abia apoi să trimiți oamenii în masa interstelară. Plănuiesc să facă asta în 2030, dar, cel mai probabil, zborul va fi amânat, pentru că de acești câțiva ani băieții de la agenția spațială se plâng doar de lipsa bugetului. Compania olandeză Mars One plănuiește să trimită o expediție în 2026, dar acest proiect este compromis periodic de faptul că este pur și simplu insuportabil. Unii candidați la zbor spun că organizatorii întregii mișcări nu au strâns banii necesari, dar continuă să spere la sponsorizare.

Agenția Spațială Europeană are, de asemenea, propriul plan pentru o misiune pe Marte. Acești camarazi vor să aterizeze un bărbat pe Marte mai aproape de 2033. Conducerea agenției spune că, din cauza finanțării reduse, vor fi nevoiți să recurgă la cooperare internațională. De exemplu, Rusia este implicată într-una dintre etapele programului numit ExoMars. Dar această etapă nu este asociată cu, ci cu studiul posibilității vieții pe ea.

Astăzi, agențiile spațiale de vârf recunosc programul SpaceX ca fiind cel mai promițător în ceea ce privește explorarea Marte. Acest lucru se datorează în mare parte rachetei lor Falcon 9, care astăzi livrează mărfuri către ISS. O caracteristică specială a rachetei este capacitatea de a ateriza prima etapă pentru reutilizare. Această tehnologie este perfectă pentru misiunile pe Marte.

Sistemul de lansare spațială Startram propus, care ar costa aproximativ 20 de miliarde de dolari pentru a începe construcția și implementarea, promite capacitatea de a livra pe orbită mărfuri cu o greutate de până la 300.000 de tone la un preț foarte accesibil de 40 de dolari per kilogram de sarcină utilă. Având în vedere că costul actual al livrării a 1 kg de încărcătură utilă în spațiu este, în cel mai bun caz, de 11.000 USD, proiectul pare foarte interesant.

Proiectul Startram nu va necesita rachete, combustibil sau motoare ionice. În loc de toate acestea, aici va fi folosită tehnologia de repulsie magnetică. Este demn de remarcat faptul că conceptul de tren cu levitație magnetică este departe de a fi nou. Există deja trenuri care funcționează pe Pământ care se deplasează de-a lungul unei suprafețe magnetice cu o viteză de aproximativ 600 de kilometri pe oră. Cu toate acestea, toate aceste maglev-uri (folosite în principal în Japonia) au un obstacol major care le limitează viteza maximă. Pentru ca aceste trenuri să își atingă întregul potențial și să atingă cele mai mari viteze posibile, trebuie să scăpăm de intemperii care le încetinește.

Proiectul Startram propune o soluție la această problemă prin construirea unui tunel de vid lung suspendat la o altitudine de aproximativ 20 de kilometri. La această altitudine, rezistența aerului devine mai puțin pronunțată, ceea ce va permite lansărilor în spațiu să fie efectuate la viteze mult mai mari și cu mult mai puțină rezistență. Navele spațiale vor fi literalmente împușcate în spațiu, fără a fi nevoie să depășească atmosfera. Un astfel de sistem ar necesita aproximativ 20 de ani de muncă și investiții în valoare totală de 60 de miliarde de dolari.

Catcher de asteroizi

Printre fanii science fiction, a existat odată o dezbatere aprinsă despre metoda antiștiințifică și complexitatea clar subestimată a aterizării pe un asteroid, prezentată în celebrul thriller american de science fiction „Armageddon”. Chiar și NASA a remarcat odată că ar fi găsit o opțiune mai bună (și mai realistă) pentru a încerca să salveze Pământul de la o distrugere iminentă. Mai mult decât atât, Agenția Aerospațială a acordat recent un grant pentru dezvoltarea și construcția unui „captorul de comete și asteroizi”. Nava spațială se va agăța de un obiect spațial selectat cu un harpon special puternic și, folosind puterea motoarelor sale, va trage aceste obiecte departe de o traiectorie periculoasă de apropiere de Pământ.

În plus, dispozitivul poate fi folosit pentru a prinde asteroizi în vederea extragerii în continuare a mineralelor din aceștia. Obiectul spațial va fi atras de harpon și dus în locația dorită, de exemplu, pe orbita lui Marte sau a Lunii, unde vor fi amplasate bazele orbitale sau terestre. După care grupurile miniere vor fi trimise la asteroid.

Sondă solară

La fel ca pe Pământ, Soarele are și propriile sale vânturi și furtuni. Cu toate acestea, spre deosebire de cele de pe Pământ, vânturile solare nu numai că vă pot distruge părul, ci vă pot evapora literalmente. Potrivit agenției aerospațiale NASA, multe întrebări despre Soare, care încă nu au răspuns, vor primi răspuns de către Sonda Solară, care va fi trimisă luminatorului nostru în 2018.

Nava spațială va trebui să se apropie de Soare la o distanță de aproximativ 6 milioane de kilometri. Acest lucru va duce la faptul că sonda va trebui să experimenteze efectele energiei radiațiilor de o asemenea putere pe care nicio navă spațială creată de om nu le-a experimentat vreodată. Potrivit inginerilor și oamenilor de știință, un scut termic din compozit de carbon de 12 centimetri grosime va ajuta la protejarea sondei de efectele radiațiilor dăunătoare.

Cu toate acestea, NASA nu poate trimite sonda direct către Soare. Nava spațială va trebui să facă cel puțin șapte treceri orbitale în jurul lui Venus. Și asta îi va lua aproximativ șapte ani. Fiecare rotație va accelera sonda și va ajusta traiectoria la cursul corect. După ultimul zbor, sonda se va îndrepta spre orbita Soarelui, la o distanță de 5,8 milioane de kilometri de suprafața sa. Astfel, va deveni cel mai apropiat obiect spațial creat de om de Soare. Recordul actual aparține sondei spațiale Helios 2, care se află la o distanță de aproximativ 43,5 milioane de kilometri de Soare.

avanpost marțian

Perspectivele viitoare pentru zborurile către Marte și Europa sunt enorme. NASA consideră că, dacă nu sunt preveniți de niciun cataclism global și de căderea asteroizilor ucigași, agenția va trimite o persoană pe suprafața marțiană în următoarele două decenii. NASA a prezentat deja conceptul unui viitor avanpost marțian, a cărui construcție este planificată să înceapă cândva la sfârșitul anilor 2030.

Raza zonei de cercetare planificate va fi de aproximativ 100 de kilometri. Vor fi module rezidențiale, complexe științifice, parcare pentru roverele marțiane, precum și echipamente miniere pentru o echipă de patru persoane. Energia pentru complex va fi produsă parțial de mai multe reactoare nucleare compacte. În plus, electricitatea va fi produsă de panouri solare, care, desigur, vor deveni ineficiente în cazul furtunilor de nisip marțiane (de unde și nevoia de reactoare compacte).

De-a lungul timpului, multe echipe științifice se vor stabili în această zonă, care vor trebui să își cultive propria hrană, să colecteze apă marțiană și chiar să creeze combustibil pentru rachete la fața locului pentru zborurile înapoi pe Pământ. Din fericire, multe materiale utile și necesare pentru construirea unei baze marțiane sunt conținute direct în solul marțian, așa că nu va trebui să cărați niște lucruri pentru a înființa prima colonie marțiană.

rover NASA ATHLETE

Rover-ul ATHLETE (Explorator extraterestră cu extremități hexagonale) în formă de păianjen va coloniza într-o zi Luna. Datorită suspensiei sale speciale, formată din șase picioare independente, capabile să se rotească în toate direcțiile, roverul se poate mișca pe teren de orice complexitate. În același timp, prezența roților îi permite să se deplaseze mai repede pe o suprafață mai plană.

Acest hexopod poate fi echipat cu o mare varietate de echipamente științifice și de lucru și, dacă este necesar, poate face față cu ușurință rolului de macara mobilă. În fotografia de mai sus, de exemplu, ATHLETE are instalat un modul de locuit. Cu alte cuvinte, rover-ul poate fi folosit și ca casă mobilă. Înălțimea ATLETULUI este de aproximativ 4 metri. În același timp, este capabil să ridice și să transporte obiecte cu o greutate de până la 400 de kilograme. Și asta se află în gravitația Pământului!

Cel mai mare avantaj al lui ATHLETE constă în suspensie, care îi oferă o mobilitate incredibilă și capacitatea de a face treaba provocatoare de a livra obiecte grele, spre deosebire de aterizatoarele staționare folosite în trecut și folosite astăzi. Una dintre opțiunile pentru utilizarea ATHLETE este imprimarea 3D. Instalarea unei imprimante 3D pe aceasta va permite rover-ului să fie folosit ca echipament mobil de imprimare pentru locuințele lunare.

Case marțiane imprimate 3D

Pentru a ajuta la deschiderea pregătirilor pentru o misiune umană pe Marte, NASA a organizat o competiție de arhitectură pentru a dezvolta și sponsoriza tehnologii de imprimare 3D care vor permite tipăririi 3D să construiască case marțiane.

Singura cerință pentru competiție a fost utilizarea materialelor care sunt disponibile pe scară largă pentru minerit pe Marte. Câștigătorii au fost două companii de design din New York, Team Space Exploration Architecture și Clouds Architecture Office, care și-au propus conceptul de casa marțiană ICE HOUSE. Conceptul folosește gheața ca bază (de unde și numele). Construcția clădirilor va fi realizată în zonele înghețate ale lui Marte, unde vor fi trimise module de aterizare, încărcate cu mulți roboți compacti care vor colecta murdăria și gheața pentru a construi structuri în jurul acestor module.

Peretii structurilor vor fi realizati dintr-un amestec de apa, gel si silice. Odată ce materialul îngheață datorită temperaturilor scăzute de pe suprafața lui Marte, rezultatul este o cameră cu pereți dubli foarte potrivită pentru locuit. Primul perete va fi format dintr-un amestec de gheață și va oferi protecție suplimentară împotriva radiațiilor; rolul celui de-al doilea perete va fi îndeplinit de modulul însuși.

Coronagraf avansat

Un studiu profund al coroanei solare (stratul exterior al atmosferei stelei, format din particule încărcate) este îngreunat de o circumstanță. Și această împrejurare, oricât de ironică ar suna, este Soarele însuși. Soluția problemei poate fi un așa-numit variator solar volumetric, o minge puțin mai mare decât o minge de tenis dintr-un aliaj de titan super-închis. Esența dimmerului este următoarea: este instalat în fața unui spectrograf care vizează Soarele, creând astfel o eclipsă de soare în miniatură, lăsând doar coroana solară.

NASA folosește în prezent umbrire solară plată pe navele sale spațiale SOHO și STEREO, dar designul plat al unor astfel de dispozitive creează o oarecare neclaritate și distorsiuni inutile. Soluția la această problemă a fost sugerată de spațiul însuși. Se știe că Pământul are propriul său obscurant solar situat la aproximativ 400.000 de kilometri distanță. Acest obscurant este, desigur, Luna, datorită căreia asistăm ocazional la o eclipsă de soare.

Dimmerul volumetric al NASA va trebui să reproducă efectul unei eclipse de Lună, bineînțeles, doar pentru nava spațială care va explora Soarele, dar fiind situat la o distanță de doi metri de spectrograful său, variatorul va ajuta la studiul coroanei solare fără niciun fel. probleme, interferențe sau distorsiuni.

Tehnologii Robotică Honeybee

Honeybee Robotics, o mică companie privată occidentală angajată în dezvoltarea și producerea diferitelor tehnologii spațiale, a primit recent o comandă de la agenția aerospațială NASA pentru a realiza două noi dezvoltări tehnologice pentru programul spațial Asteroid Redirect System. Scopul principal al programului este de a studia asteroizii și de a găsi modalități de a combate posibilele amenințări ale coliziunii lor cu Pământul în viitor. În plus, compania dezvoltă și alte lucruri la fel de interesante.

De exemplu, una dintre aceste dezvoltări este un pistol spațial, care va trage proiectile speciale asupra asteroizilor și va trage bucăți din obiectul spațial. După ce a împușcat o bucată din asteroid în acest fel, o navă spațială specială o va prinde cu ghearele sale robotice și o va transporta pe orbita lunară, unde oamenii de știință îi pot studia structura mai detaliat. NASA intenționează să testeze acest dispozitiv pe unul dintre cei trei asteroizi: Itokawa, Bennu sau 2008 EV5.

A doua dezvoltare este așa-numita nanoforaj spațial pentru colectarea probelor de sol de la asteroizi. Greutatea mașinii de găurit este de doar 1 kilogram, iar ca dimensiune este puțin mai mare decât smartphone-ul mediu. Semănătoarea va fi folosită fie de roboți, fie de astronauți. Acesta va fi folosit pentru a colecta cantitatea necesară de sol pentru analize ulterioare.

Satelitul solar SPS-ALPHA

SPS-ALPHA este o navă spațială orbitală alimentată cu energie solară, constând din zeci de mii de oglinzi subțiri. Energia acumulată va fi transformată în microunde și trimisă înapoi la stații terestre speciale, de unde va fi transmisă la liniile electrice pentru a alimenta orașe întregi.

Acest proiect este poate unul dintre cele mai dificil de implementat dintre cele prezentate în selecția de astăzi. În primul rând, platforma SPS-ALPHA descrisă va fi mult mai mare ca dimensiune decât Stația Spațială Internațională. Construcția sa va necesita mult timp, o întreagă armată de ingineri astronauți și investiții de fonduri colosale. Datorită dimensiunii sale gigantice, platforma va trebui construită direct pe orbită. Pe de altă parte, elementele platformei vor fi realizate din materiale relativ ieftine și necomplicate din punct de vedere al producției de masă, ceea ce înseamnă că proiectul trece automat de la „imposibil” la „foarte complex”, ceea ce, la rândul său, deschide sper că într-o zi se va realiza că o va face cu adevărat.

Proiectul „Obiectiv Europa”

Proiectul Objective Europa este cea mai nebunească idee de explorare a spațiului propusă vreodată. Scopul său principal este de a trimite o persoană în Europa, una dintre lunile lui Jupiter, la bordul unui submarin special, datorită căruia va fi efectuată o căutare a posibilei vieți în oceanul subglaciar al satelitului.

Ceea ce se adaugă la nebunia acestui proiect este faptul că aceasta este o misiune unidirecțională. Orice astronaut care decide să meargă în Europa va trebui, de fapt, să accepte să-și sacrifice viața pentru binele științei, având în același timp ocazia să răspundă la cea mai secretă întrebare a astronomiei moderne: există viață în spațiu în plus față de cea de pe Pământ?

Ideea proiectului Objective Europa îi aparține lui Christin von Bengston. Bengston derulează în prezent o campanie de crowdsourcing pentru a strânge fonduri pentru acest proiect. Submarinul în sine va fi echipat cu cele mai moderne tehnologii. Va exista un burghiu super-puternic, motoare de tracțiune multidimensionale, proiectoare puternice și, posibil, o pereche de brațe robotizate multifuncționale. Submarinul, ca și nava spațială care îl va duce în Europa, va avea nevoie de o protecție puternică împotriva radiațiilor.

Alegerea locului de aterizare va fi critică. Grosimea gheții Europei pe aproape toată suprafața sa este de câțiva kilometri, așa că cel mai bine ar fi să aterizați dispozitivul lângă falii și fisuri, acolo unde crusta de gheață nu este atât de puternică și groasă. Proiectul ridică, desigur, multe întrebări, inclusiv morale.

În 2011, Statele Unite au încetat să mai opereze complexul Sistemului de transport spațial cu Naveta Spațială reutilizabilă, drept urmare navele rusești ale familiei Soyuz au devenit singurul mijloc de livrare a astronauților către Stația Spațială Internațională. În următorii câțiva ani, această situație va continua, iar după aceea, se așteaptă să apară noi nave care pot concura cu Soyuz. Noi dezvoltări în domeniul zborului spațial pilotat se creează atât în ​​țara noastră, cât și în străinătate.

Federația Rusă"

În ultimele decenii, industria spațială rusă a făcut mai multe încercări de a crea o navă spațială promițătoare cu echipaj, potrivită pentru a înlocui Soyuz. Cu toate acestea, aceste proiecte nu au condus încă la rezultatele scontate. Cea mai nouă și promițătoare încercare de a înlocui Soyuz este proiectul Federației, care propune construirea unui sistem reutilizabil în versiuni cu echipaj și cargo.

Modele ale navei „Federația”. Foto: Wikimedia Commons

În 2009, racheta Energia și corporația spațială a primit un ordin de a proiecta o navă spațială desemnată drept „Sistem de transport cu echipaj avansat”. Numele „Federație” a apărut doar câțiva ani mai târziu. Până de curând, RSC Energia elabora documentația necesară. Construcția primei nave de noul tip a început în martie anul trecut. În curând, proba finită va începe testarea la standuri și terenuri de testare.

Conform celor mai recente planuri anunțate, primul zbor spațial al Federației va avea loc în 2022, iar nava va trimite marfă pe orbită. Primul zbor cu un echipaj la bord este planificat pentru 2024. După efectuarea verificărilor necesare, nava va putea îndeplini misiuni mai îndrăznețe. Așadar, în a doua jumătate a următorului deceniu, ar putea avea loc zboruri fără pilot și cu echipaj al Lunii.

Nava, formată dintr-o cabină de marfă-pasager reutilizabilă returnabilă și un compartiment motor de unică folosință, va putea avea o masă de până la 17-19 tone. În funcție de obiectivele și sarcina utilă, va putea lua la bord până la șase astronauți sau 2 tone de marfă. La întoarcere, modulul de coborâre poate conține până la 500 kg de marfă. Se știe că mai multe versiuni ale navei sunt dezvoltate pentru a rezolva diferite probleme. Având configurația corespunzătoare, Federația va putea trimite oameni sau mărfuri către ISS sau să opereze pe orbită în mod independent. De asemenea, se așteaptă ca nava să fie folosită în viitoarele zboruri către Lună.

Industria spațială americană, care a rămas fără Shuttle în urmă cu câțiva ani, are mari speranțe în proiectul promițător Orion, care este o dezvoltare a ideilor programului închis Constellation. În dezvoltarea acestui proiect au fost implicate mai multe organizații de top, atât americane, cât și străine. Astfel, Agenția Spațială Europeană este responsabilă de crearea compartimentului de asamblare, iar Airbus va construi astfel de produse. Știința și industria americană sunt reprezentate de NASA și Lockheed Martin.

Modelul navei Orion. Fotografie de la NASA

Proiectul Orion în forma sa actuală a fost lansat în 2011. Până atunci, NASA finalizase o parte din lucrările programului Constellation, dar acesta a trebuit să fie abandonat. Anumite dezvoltări au fost transferate din acest proiect în cel nou. Deja pe 5 decembrie 2014, specialiștii americani au reușit să efectueze prima lansare de probă a unei nave promițătoare într-o configurație fără pilot. Nu au existat lansări noi încă. În conformitate cu planurile stabilite, autorii proiectului trebuie să finalizeze lucrările necesare și numai după aceea va fi posibilă începerea unei noi etape de testare.

Conform planurilor actuale, un nou zbor al navei spațiale Orion în configurația camionului spațial va avea loc abia în 2019, după apariția vehiculului de lansare Space Launch System. Versiunea fără pilot a navei va trebui să lucreze cu ISS și, de asemenea, să zboare în jurul Lunii. Din 2023, astronauții vor fi prezenți la bordul Orions. Zboruri de lungă durată cu echipaj, inclusiv survolări ale Lunii, sunt planificate pentru a doua jumătate a următorului deceniu. În viitor, posibilitatea utilizării sistemului Orion în programul Marte nu este exclusă.

Nava cu o greutate maximă la lansare de 25,85 tone va avea un compartiment etanș cu un volum de puțin sub 9 metri cubi, ceea ce îi va permite să transporte marfă sau persoane destul de mari. Va fi posibil să transportați până la șase persoane pe orbita Pământului. Echipajul „lunar” va fi limitat la patru astronauți. Modificarea încărcăturii navei va ridica până la 2-2,5 tone cu posibilitatea de a returna în siguranță o masă mai mică.

CST-100 Starliner

Ca alternativă pentru nava spațială Orion, poate fi luată în considerare CST-100 Starliner, dezvoltat de Boeing ca parte a programului NASA Commercial Crew Transportation Capability. Proiectul presupune crearea unei nave spațiale cu echipaj, capabilă să trimită mai mulți oameni pe orbită și să se întoarcă pe Pământ. Datorită unui număr de caracteristici de design, inclusiv cele legate de utilizarea unică a echipamentelor, este planificată dotarea navei cu șapte locuri pentru astronauți simultan.

CST-100 pe orbită, până acum doar în imaginația artistului. Desenul NASA

Starliner a fost creat din 2010 de Boeing și Bigelow Aerospace. Designul a durat câțiva ani, iar prima lansare a noii nave era așteptată la mijlocul acestui deceniu. Cu toate acestea, din cauza unor dificultăți, lansarea de test a fost amânată de mai multe ori. Potrivit unei decizii recente a NASA, prima lansare a navei spațiale CST-100 cu marfă la bord ar trebui să aibă loc în luna august a acestui an. În plus, Boeing a primit permisiunea de a efectua un zbor cu echipaj în noiembrie. Aparent, nava promițătoare va fi gata de testare în viitorul foarte apropiat și nu vor mai fi necesare noi modificări de program.

Starliner diferă de alte proiecte de navă spațială cu echipaj promițător de design american și străin prin obiectivele sale mai modeste. Așa cum a fost concepută de creatori, această navă va trebui să livreze oameni către ISS sau către alte stații promițătoare în curs de dezvoltare. Zborurile dincolo de orbita Pământului nu sunt planificate. Toate acestea reduc cerințele pentru navă și, prin urmare, fac posibilă realizarea de economii vizibile. Costurile mai mici ale proiectului și costurile reduse pentru transportul astronauților pot fi un avantaj competitiv bun.

O trăsătură caracteristică a navei CST-100 este dimensiunea sa destul de mare. Capsula locuibilă va avea un diametru de puțin peste 4,5 m, iar lungimea totală a navei va depăși 5 m. Masa totală va fi de 13 tone.De remarcat că se vor folosi dimensiuni mari pentru a obține volumul interior maxim. Un compartiment etanș cu un volum de 11 metri cubi a fost dezvoltat pentru a găzdui echipamente și oameni. Se vor putea instala șapte locuri pentru astronauți. În acest sens, nava Starliner - dacă va reuși să ajungă în funcțiune - ar putea deveni unul dintre lideri.

Dragon V2

În urmă cu câteva zile, NASA a determinat și momentul noilor zboruri de testare ale navelor spațiale de la SpaceX. Astfel, prima lansare de probă a unei nave spațiale cu echipaj de tip Dragon V2 este programată pentru decembrie 2018. Acest produs este o versiune reproiectată a „camionului” Dragon deja folosit, capabil să transporte oameni. Dezvoltarea proiectului a început cu destul de mult timp în urmă, dar abia acum se apropie de testare.

Ora de prezentare a dj cu aspectul navei Dragon V2. Fotografie de la NASA

Proiectul Dragon V2 presupune utilizarea unui compartiment de marfă reproiectat, adaptat pentru transportul de persoane. În funcție de cerințele clientului, se spune că o astfel de navă poate ridica până la șapte persoane pe orbită. La fel ca și predecesorul său, noul Dragon va fi reutilizabil și capabil de noi zboruri după reparații minore. Proiectul a fost în dezvoltare în ultimii ani, dar testarea nu a început încă. Abia în august 2018, SpaceX va lansa Dragon V2 în spațiu pentru prima dată; acest zbor va avea loc fără astronauți la bord. Un zbor complet cu echipaj, în conformitate cu instrucțiunile NASA, este planificat pentru decembrie.

SpaceX este cunoscut pentru planurile sale îndrăznețe pentru orice proiect promițător, iar nava spațială cu echipaj nu face excepție. La început, Dragon V2 este destinat să fie folosit doar pentru a trimite oameni la ISS. De asemenea, este posibilă utilizarea unei astfel de nave în misiuni orbitale independente care durează până la câteva zile. În viitorul îndepărtat, se plănuiește trimiterea unei nave pe Lună. Mai mult, cu ajutorul ei vor să organizeze o nouă „rută” a turismului spațial: vehiculele cu pasageri în scop comercial vor zbura în jurul Lunii. Cu toate acestea, toate acestea sunt încă o chestiune de viitor îndepărtat, iar nava în sine nici măcar nu a avut timp să treacă toate testele necesare.

Cu o dimensiune medie, nava Dragon V2 are un compartiment presurizat cu un volum de 10 metri cubi si un compartiment de 14 metri cubi fara presurizare. Potrivit companiei de dezvoltare, aceasta va putea livra puțin mai mult de 3,3 tone de marfă către ISS și va putea returna 2,5 tone pe Pământ.Într-o configurație cu echipaj, se propune instalarea a șapte locuri în cabină. Astfel, noul „Dragon” va putea, cel puțin, să nu fie inferior concurenților săi în ceea ce privește capacitatea de transport. Se propune obținerea de avantaje economice prin utilizarea reutilizabilă.

Nava spațială indiană

Împreună cu țările lider din industria spațială, alte state încearcă, de asemenea, să creeze propriile versiuni de nave spațiale cu echipaj. Astfel, în viitorul apropiat ar putea avea loc primul zbor al unei nave spațiale indiene promițătoare cu astronauți la bord. Organizația Indiană de Cercetare Spațială (ISRO) lucrează la propriul proiect de navă spațială din 2006 și a finalizat deja unele dintre lucrările necesare. Din anumite motive, acest proiect nu a primit încă o desemnare completă și este încă cunoscut sub numele de „nava spațială de la ISRO”.

O navă indiană promițătoare și purtătorul ei. Imagine Timesofindia.indiatimes.com

Conform datelor cunoscute, noul proiect al ISRO presupune construirea unui vehicul cu echipaj relativ simplu, compact și ușor, asemănător cu primele nave din țări străine. În special, există o anumită similitudine cu tehnologia americană a familiei Mercur. O parte din lucrările de proiectare au fost finalizate în urmă cu câțiva ani, iar pe 18 decembrie 2014 a avut loc prima lansare a navei cu încărcătură de balast. Nu se știe când noua navă spațială îi va pune pe orbită pe primii cosmonauți. Momentul acestui eveniment a fost schimbat de mai multe ori și până în prezent nu există date în acest sens.

Proiectul ISRO propune construirea unei capsule cu o greutate de cel mult 3,7 tone cu un volum intern de câțiva metri cubi. Cu ajutorul acestuia, este planificat să trimită trei astronauți pe orbită. Autonomie declarată la nivelul unei săptămâni. Primele misiuni ale navei vor presupune a fi pe orbită, manevrare etc. În viitor, oamenii de știință indieni plănuiesc lansări asociate cu întâlnirea și andocarea navelor. Cu toate acestea, acest lucru este încă departe.

După stăpânirea zborurilor către orbită apropiată de Pământ, Organizația Indiană de Cercetare Spațială intenționează să creeze mai multe proiecte noi. Planurile includ crearea unei noi generații de nave spațiale reutilizabile, precum și zboruri cu echipaj uman către Lună, care vor fi probabil realizate în colaborare cu colegii străini.

Proiecte și perspective

Nave spațiale promițătoare cu echipaj sunt acum create în mai multe țări. În același timp, vorbim despre diferite premise pentru apariția noilor nave. Astfel, India intenționează să-și dezvolte primul proiect propriu, Rusia urmează să înlocuiască Soyuz-ul existent, iar Statele Unite au nevoie de nave interne cu capacitatea de a transporta oameni. În acest din urmă caz, problema se manifestă atât de clar încât NASA este nevoită să dezvolte sau să susțină mai multe proiecte de tehnologie spațială promițătoare deodată.

În ciuda diferitelor condiții preliminare pentru creare, proiectele promițătoare au aproape întotdeauna obiective similare. Toate puterile spațiale urmează să pună în funcțiune propria lor navă spațială nouă cu echipaj, potrivită, cel puțin, pentru zboruri orbitale. În același timp, majoritatea proiectelor actuale sunt create ținând cont de atingerea unor noi obiective. După anumite modificări, unele dintre noile nave vor trebui să treacă dincolo de orbită și să meargă, cel puțin, pe Lună.

Este curios că majoritatea primelor lansări de noi tehnologii sunt planificate pentru aceeași perioadă. De la sfârșitul deceniului actual și până la mijlocul anilor douăzeci, mai multe țări intenționează să-și testeze cele mai recente evoluții în practică. Dacă se vor obține rezultatele dorite, industria spațială se va schimba semnificativ până la sfârșitul următorului deceniu. În plus, datorită previziunii dezvoltatorilor de noi tehnologii, astronautica va avea ocazia nu numai să lucreze pe orbita Pământului, ci și să zboare pe Lună sau chiar să se pregătească pentru misiuni mai îndrăznețe.

Proiectele promițătoare de nave spațiale cu echipaj, create în diferite țări, nu au ajuns încă la stadiul de testare completă și zboruri cu un echipaj la bord. Cu toate acestea, mai multe astfel de lansări vor avea loc în acest an, iar astfel de zboruri vor continua și în viitor. Dezvoltarea industriei spațiale continuă și produce rezultatele dorite.

Pe baza materialelor de pe site-uri:
http://tass.ru/
http://ria.ru/
https://energia.ru/
http://space.com/
https://roscosmos.ru/
https://nasa.gov/
http://boeing.com/
http://spacex.com/
http://hindustantimes.com/