Человечество зародилось в Африке. Но не все мы остались там, более чем тысячи лет наши предки распространялись по всему континенту и затем покинули его. Когда они добрались до моря, они построили лодки и пересекли под парусом огромные расстояния до островов, о существовании которых они возможно и не знали. Почему?
Вероятно, по той же самой причине, почему мы смотрим на Луну и звезды и говорим: “Что происходит там? Мы могли туда добраться? Возможно, мы могли бы туда полететь”.
Космос, конечно, более враждебен к человеческой жизни, чем поверхность моря; возможность избежать силы тяжести Земли влечет за собой намного больше работы и расходов, чем отчаливать на лодке от берега. Но тогда лодки были передовой технологией своего времени.
Путешественники тщательно планировали свои опасные поездки, и многие из них умерли, пытаясь узнать то, что было за горизонтом. Покорение космоса с целью поиска новой среды обитания — это грандиозный, опасный, и, быть может, невозможный проект.
Но это никогда не останавливало людей от попытки.
1. ВЗЛЕТ
СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРАВИТАЦИИ
Мощные силы сговорились против вас — в частности, гравитация. Если объект над поверхностью Земли хочет летать свободно, он должен буквально выстрелить вверх со скоростью, превышающей 25 000 миль в час. Это влечет большие денежные затраты.
Например, чтобы запустить марсоход «Любопытство» на Марс, потребовалось почти $200 миллионов. А если говорить о миссии с членами экипажа, то сумма значительно увеличится.
Сэкономить деньги поможет многоразовое использование летающих кораблей. Ракеты Spacex Falcon 9 например, разрабатывались для многоразового использования. и как нам известно, уже есть попытки удачного приземления.
2. ПОЛЕТ
НАШИ КОРАБЛИ СЛИШКОМ МЕДЛЕННЫЕ
Лететь сквозь космос легко. Это — вакуум, в конце концов; ничто не замедляет вас. Но при старте ракеты возникают сложности. Чем больше масса объекта, тем больше силы нужно, чтобы переместить его, и ракеты имеют огромную массу.
Химическое ракетное топливо отлично подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Импульсное ускорение позволит долететь до Юпитера за 5-7 лет. Это чертовски много фильмов в полете.
Нам нужен радикальный новый метод для развития скорости полета.
3. КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР
ЭТО МИННОЕ ПОЛЕ
Поздравлем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы вырветесь в космос, откуда не возьмись появится обломок старого спутника и врежется в ваш топливный бак. Все, ракеты больше нет.
Это проблема космического мусора, и это очень реально. «Американская Сеть Наблюдения» за космическим пространством обнаружила 17,000 объектов — каждый, размером с мяч — мчащийся вокруг Земли на скоростях больше чем 17,500 миль в час; и еще почти 500,000 обломков размером менее 10 см. Адаптеры запуска, крышки для объективов, даже пятно краски могут пробить воронку в критических системах.
Щиты Уиппла — слои металла и кевлара — могут защитить от крохотных частей, но ничто не может спасти вас от целого спутника. Их насчитывается около 4000 на орбите Земли, большинство погибших в воздухе. Управление полетом помогает избежать опасных путей, но не идеально.
Вытолкнуть их из орбиты не реалистично — это займет целую миссию, чтобы избавиться лишь от одного мертвого спутника. Так что теперь все спутники будут падать с орбиты самостоятельно. Они будут выбрасывать за борт дополнительное топливо, а затем использовать ракетные ускорители или солнечный парус, чтобы направиться вниз к Земле и сгореть в атмосфере.
4. НАВИГАЦИЯ
НЕТ НИКАКОГО GPS ДЛЯ КОСМОСА
«Сеть Открытого космоса», антенны в Калифорнии, Австралии, и Испании, являются единственным навигационным инструментом для космоса. Все, что запускается в космос — от спутников студенческих проектов до зонда «Новые горизонты», блуждающего через Пояс Копейра, зависит от них.
Но с большим количеством миссий, сеть становится переполненной. Коммутатор часто занят. Так что в ближайшем будущем, НАСА работает над тем, чтобы облегчить нагрузку.
Атомные часы на самих кораблях сократят время передачи в половину, позволяя вычислять расстояния с единственной передачей информации из космоса.
И увеличение пропускной способности лазеров будет обрабатывать большие пакеты данных, таких как фотографии или видео-сообщения.
Но чем дальше ракеты отдаляются от Земли, тем менее надежным становится этот метод. Конечно, радиоволны путешествуют со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают несколько часов. И звезды могут указать вам направление, но они слишком далеко, чтобы указать вам, где вы находитесь.
Эксперт по навигации открытого космоса Джозеф Гинн хочет проектировать автономную систему для будущих миссий, которая собрала бы изображения целей и соседних объектов и использовала бы их относительное местоположение, чтобы разбить на треугольники координат космического корабля, не требующее никакого наземного управления.
Это будет как GPS на Земле. Вы ставите GPS приемник на свое авто и проблема решена.
5. РАДИАЦИЯ
КОСМОС ПРЕВРАТИТ ВАС В МЕШОК С РАКОМ
Вне безопасного кокона атмосферы Земли и магнитного поля, вас ждет космическая радиация, и это смертельно. Кроме рака, это может также вызвать катаракту и возможно болезнь Альцгеймера.
Когда субатомные частицы стучат в атомы алюминия, из которого сделан корпус космического корабля, их ядра взрываются, испуская еще больше сверхбыстрых частиц, называемых вторичной радиацией.
Решение проблемы? Одно слово: пластик. Он легкий и крепкий, и он полон водородных атомов, маленькие ядра которых не производят много вторичной радиации. НАСА тестирует пластик, который сможет смягчить радиацию в космических кораблях или космических скафандрах.
Или как насчет этого слова: магниты. Ученые на космическом радиационном проекте «Щит Сверхпроводимости» работают над диборидом магния — сверхпроводник, который отклонил бы заряженные частицы далеко от судна.
6. ЕДА И ВОДА
НА МАРСЕ НЕТ СУПЕРМАРКЕТОВ
В августе прошлого года астронавты на ISS съели несколько листьев салата, который они вырастили в космосе, впервые. Но крупномасштабное озеленение в нулевой гравитации — это сложно. Вода плавает вокруг в пузырях вместо того, чтобы сочиться через почву, поэтому, инженеры изобрели керамические трубы, чтобы направлять воду вниз к корням растений.
Некоторые овощи уже довольно космически-эффективны, но ученые работают над генетически модифицированной карликовой сливой, высотой меньше метра. Белки, жиры и углеводы могут восполнятся за счет более разнообразного урожая — как картофель и арахис.
Но все это будет зря, если вы исчерпаете всю воду. (На ISS системе переработки мочи и воды необходим периодический ремонт, и межпланетные экипажи не смогут рассчитывать на доукомплектование новых частей.) ГМО здесь тоже могут помочь.
Майкл Флинн, инженер научно-исследовательского центра НАСА, работает над водным фильтром, сделанным из генетически модифицированных бактерий. Он сравнил это с тем, как тонкий кишечник перерабатывает то, что вы пьете.
В основном вы — система рециркуляции воды, со сроком полезного использования 75 или 80 лет.
7. МЫШЦЫ И КОСТИ
НЕВЕСОМОСТЬ ПРЕОБРАЗУЕТ ВАС В МЕСИВО
Невесомость разрушает тело: определенные иммунные клетки не в состоянии выполнять свою работу, а эритроциты взрываются. Это способствует появлению камней в почках и делает ваше сердце ленивым.
Астронавты на ISS тренируются, чтобы бороться с атрофией мышц и потерей костной массы, но они все еще теряют массу кости в космосе, и те циклы вращения невесомости не помогают другим проблемам. Искусственная гравитация исправила бы все это.
В своей лаборатории в массачусетском технологическом институте, бывший астронавт Лоуренс Янг проводит испытания на центрифуге: испытуемые лежат на боку на платформе и вращают ногами педали на стационарном колесе, а вся конструкция постепенно раскручивается вокруг своей оси. Результирующая сила воздействует на ноги космонавтов, отдалённо напоминая гравитационное воздействие.
Тренажёр Янга слишком ограничен, его можно использовать использовать больше часа или два в день, для постоянной гравитации, целый космический корабль должен будет стать центрифугой.
8. ПСИХИЧЕСКОЕ ЗДОРОВЬЕ
МЕЖПЛАНЕТНЫЕ ПУТЕШЕСТВИЯ — ПРЯМОЙ ПУТЬ К БЕЗУМИЮ
Когда у человека случается инсульт или сердечный приступ, врачи иногда понижают температуру пациента, замедляя их метаболизм, чтобы уменьшить повреждение от отсутствия кислорода.
Это — уловка, которая могла бы работать и для астронавтов.
Межпланетное путешествие в течение года (как минимум), проживание в тесном космическом корабле с плохой едой и нулевой частной жизнью — рецепт для космического безумия.
Вот почему Джон Брэдфорд говорит, что мы должны спать во время космического путешествия. Президент проектной фирмы SpaceWorks и соавтор отчета для НАСА на длинных миссиях, Брэдфорд считает, что криогенная заморозка экипажа сократит расходы еды, воды, и сохранит команду от психического расстройства.
9. ПОСАДКА
ВЕРОЯТНОСТЬ АВАРИИ
Планета, привет! Вы были в космосе в течение многих месяцев или даже несколько лет. Далекий мир наконец виднеется через ваш иллюминатор. Все, что вы должны сделать — приземлиться. Но вы кренитесь через лишенное трения пространство со скоростью 200,000 миль в час. О, да, и еще есть гравитация планеты.
Проблема приземления все еще одна из самых актуальных, которую предстоит решить инженерам. Вспомните неудачную посадку «Скиапарелли» на Марс.
10. РЕСУРСЫ
ВЫ НЕ МОЖЕТЕ ВЗЯТЬ ГОРУ АЛЮМИНИЕВОЙ РУДЫ С СОБОЙ
Когда космические корабли отправятся в долгое путешествие, они возьмут с собой запасы с Земли. Но вы не можете взять с собой все. Семена, кислородные генераторы, возможно несколько машин для строительства инфраструктуры. Но поселенцы должны будут сделать все остальное сами.
К счастью космос не совсем бесплоден. “У каждой планеты есть все химические элементы, хотя концентрации отличаются”, говорит Иэн Кроуфорд, планетарный ученый из Биркбека, Лондонского университета. У луны есть много алюминия. У Марса есть кварц и окись железа.
Соседние астероиды — большой источник углеродных и платиновых руд — и воды, как только первопроходцы выяснят, как взорвать материю в космосе. Если взрыватели и бурильщики слишком тяжелы, чтоб взять их на корабль, они должны будут извлечь ископаемые другими методами: таяние, магниты или переваривающие металл микробы.
И НАСА изучает процесс 3D печати, чтобы напечатать целые здания — и не будет никакой потребности импортировать специальное оборудование.
11. ИССЛЕДОВАНИЕ
МЫ НЕ МОЖЕМ СДЕЛАТЬ ВСЕ САМИ
Собаки помогли людям колонизировать Землю, но они не выжили бы на Марсе. Чтобы распространиться в новом мире, нам будет нужен новый лучший друг: робот.
Колонизация планеты требует много трудной работы, и роботы могут весь день рыть, не имея необходимость есть или дышать. Текущие прототипы — большие и громоздкие, они с трудом передвигаются по земле. Таким образом, роботы должны быть не похожи на нас, это может быть лёгкий управляемый бот с клешнями в форме экскаваторного ковша, разработанный НАСА, чтобы вырыть лед на Марсе.
Однако, если работа требует ловкости и точности, то тут не обойтись без человеческих пальцев. Сегодняшний космический скафандр разработан для невесомости, а не для пеших прогулок по экзопланете. У прототипа НАСА Z-2 есть гибкие суставы и шлем, который дает четкое представление о любой тонкой фиксации потребностей проводки.
12. КОСМОС ОГРОМЕН
ВАРП-ДВИГАТЕЛИ ВСЕ ЕЩЕ НЕ СУЩЕСТВУЮТ
Самой быстрой вещью, которую когда-либо строили люди, является зонд по имени Гелиос 2. Он уже не функционирует, но если бы в космосе был звук, то вы услышали бы его крик, поскольку он до сих пор вращается вокруг солнца на скоростях больше чем 157,000 миль в час.
Это почти в 100 раз быстрее, чем пуля, но даже в при такой скорости потребовалось бы приблизительно 19,000 лет, чтобы достигнуть ближайшую к нам звезду — Альфа Центавра. Во время такого длительного полета сменилось бы тысячи поколений.
И вряд ли кто-то мечтает умереть от старости в космическом корабле.
Чтобы победить время нам нужна энергия — очень много энергии. Возможно вы могли бы добыть на Юпитере достаточное количества гелия 3 для термоядерного синтеза (после того, как изобретем термоядерные двигатели, конечно же). Теоретически, околосветовых скоростей можно добиться с помощью энергии аннигиляции материи и антивещества, но заниматься подобным на Земле — опасно.
“Вы никогда не хотели бы делать это на Земле”, говорит Ле Джонсон, техник НАСА, который работает над сумасшедшими идеями звездолета. “Если вы сделаете это в открытом космосе, и что-то пойдет не так, вы не разрушаете континент”. Слишком сильно? Как насчет солнечной энергии? Все, что вам потребуется — это парус, размером с Техас.
Намного более изящное решение взломать исходный код вселенной — с помощью физики. Теоретический двигатель Мигеля Алькубьерре сжал бы пространство-время перед вашим кораблем и расширил бы позади него, так вы могли бы перемещаться скоростью, превышающую скорость света.
Человечеству будут нужны еще несколько Эйнштейнов, работающих в местах как Большой Адронный Коллайдер, чтобы распутать все теоретические узлы. Вполне возможно, что мы сделаем некоторое открытие, которое изменит все, но этот прорыв вряд ли спасет сложившуюся ситуацию. Если вы хотите больше открытий, вы должны вкладывать в них большие деньги.
13. ЕСТЬ ТОЛЬКО ОДНА ЗЕМЛЯ
МЫ ДОЛЖНЫ ИМЕТЬ СМЕЛОСТЬ ОСТАТЬСЯ
Пара десятилетий назад, научно-фантастический автор Ким Стэнли Робинсон изобразил схематически будущую утопию на Марсе, построенном учеными из перенаселенной, перенапрягшей Земли. Его «Марсианская трилогия» сделала мощный толчок для колонизации Солнечной системы. Но, на самом деле, кроме науки, почему мы стремимся в космос?
Потребность исследовать заложена в наши гены, это единственный аргумент — первопроходческий дух и желание узнать свое предназначение.
«Несколько лет назад мечты о покорении космоса занимали наше воображение, — вспоминает сотрудник NASA, астроном Хайди Хаммел.
— Мы говорили на языке отважных покорителей космоса, но всё изменилось после того, как станция «Новые горизонты» пролетела мимо Плутона в июле 2015 года. Перед нами открылось всё многообразие миров Солнечной системы».
А что же с судьбой и предназначением человечества? Историки знают лучше. Расширение Запада было захватом земли, и великие исследователи были главным образом в нем ради ресурсов или сокровищ. Человеческая охота к перемене мест выражается только в обслуживании политического или экономического желания.
Конечно, нависшее разрушение Земли может быть стимулом. Исчерпайте ресурсы планеты, измените климат, и космос станет единственной надеждой на выживание.
Но это опасный ход мыслей. Это создает моральную опасность. Люди думают, что если мы испортим окончательно Землю, то можем начать с чистого листа где-нибудь на Марсе. Это неправильное суждение.
Насколько нам известно, Земля — единственное пригодное для жилья место в известной нам Вселенной. И если мы собираемся покинуть эту планету, то это должно быть нашим желанием, а не следствием безвыходного положения.
Источник
Источник: https://interesnosti.com/1273070336713951527/13-samyh-bolshih-problem-v-issledovanii-kosmosa/
13 самых больших проблем в исследовании космоса
Космос, как известно, не самая гостеприимная среда. В этой статье вы узнаете самые большие проблемы космоса, которые стоят на пути его освоения.
Зародившись в Африке, более чем тысячи лет наши предки распространялись по всему континенту и затем покинули его. Когда они добрались до моря, они построили лодки и пересекли под парусом огромные расстояния до островов, о существовании которых они возможно и не знали. Почему?
Вероятно, по той же самой причине, почему мы смотрим на Луну и звезды и говорим: «Что происходит там? Мы могли туда добраться? Возможно, мы могли бы туда полететь.»
Космос, конечно, более враждебен к человеческой жизни, чем поверхность моря. Возможность избежать гравитацию Земли влечет за собой намного больше работы и расходов, чем отчаливать на лодке от берега. Но тогда лодки были передовой технологией своего времени. Путешественники тщательно планировали свои опасные поездки, и многие из них умерли, пытаясь узнать то, что было за горизонтом.
Покорение космоса с целью поиска новой среды обитания — это грандиозный, опасный, и, быть может, невозможный проект. Но это никогда не останавливало людей от попытки.
Если объект над поверхностью Земли хочет летать свободно, он должен буквально выстрелить вверх со скоростью, превышающей 43 000 км в час. Это влечет большие денежные затраты.
Например, чтобы запустить марсоход «Любопытство» на Марс, потребовалось почти $200 миллионов. А если говорить о миссии с членами экипажа, то сумма значительно увеличится.
Сэкономить деньги поможет многоразовое использование летающих кораблей. Ракеты Spacex Falcon 9 например, разрабатывались для многоразового использования, и как нам известно, уже есть попытки удачного приземления.
Наши корабли слишком медленные
Лететь сквозь космос легко. Это — вакуум, в конце концов; ничто не замедляет вас. Но при старте ракеты возникают сложности. Чем больше масса объекта, тем больше силы нужно, чтобы переместить его. А ракеты имеют огромную массу.
Химическое ракетное топливо отлично подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Импульсное ускорение позволит долететь до Юпитера за 5-7 лет. Это чертовски долго. Нам нужен радикальный новый метод для развития скорости полета.
Поздравляем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы вырветесь в космос, обломок старого спутника может врезаться в ваш топливный бак. Все, ракеты больше нет.
Это проблема космического мусора, и это очень реально. «Американская Сеть Наблюдения» за космическим пространством обнаружила 17,000 объектов — каждый, размером с мяч.
Они мчатся вокруг Земли на скоростях больше чем 28 000 км в час; и еще почти 500,000 обломков размером менее 10 см.
Адаптеры запуска, крышки для объективов, и даже гораздо меньшие предметы могут пробить воронку в критических системах.
Щиты Уиппла — слои металла и кевлара — могут защитить от крохотных частей, но ничто не может спасти вас от целого спутника. Их насчитывается около 4000 на орбите Земли, большинство погибших в воздухе. Управление полетом помогает избежать опасных путей, но не идеально.
Вытолкнуть их из орбиты не реально — это займет целую миссию, чтобы избавиться лишь от одного мертвого спутника. Так что теперь все спутники будут падать с орбиты самостоятельно. Они будут выбрасывать за борт дополнительное топливо, а затем использовать ракетные ускорители или солнечный парус, чтобы направиться вниз к Земле и сгореть в атмосфере.
Нет никакого GPS для космоса
«Сеть Открытого космоса», антенны в Калифорнии, Австралии и Испании, являются единственным навигационным инструментом для космоса. Все, что запускается в космос — от спутников студенческих проектов до зонда «Новые горизонты», блуждающего через Пояс Копейра, зависит от них.
Но с большим количеством миссий, сеть становится переполненной. Коммутатор часто занят. Так что в ближайшем будущем, НАСА работает над тем, чтобы облегчить нагрузку.
Атомные часы на самих кораблях сократят время передачи в половину, позволяя вычислять расстояния с единственной передачей информации из космоса.
И увеличение пропускной способности лазеров будет обрабатывать большие пакеты данных, таких как фотографии или видео-сообщения.
Но чем дальше ракеты отдаляются от Земли, тем менее надежным становится этот метод. Конечно, радиоволны путешествуют со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают несколько часов. И звезды могут указать вам направление, но они слишком далеко, чтобы указать вам, где вы находитесь.
Эксперт по навигации открытого космоса Джозеф Гинн хочет проектировать автономную систему для будущих миссий, которая собрала бы изображения целей и соседних объектов и использовала бы их относительное местоположение, чтобы разбить на треугольники координат космического корабля, не требующее никакого наземного управления.
Это будет как GPS на Земле. Вы ставите GPS приемник на свое авто и проблема решена.
Космос превратит вас в мешок с раком
Еще одна большая проблема исследования космоса — радиация. Без атмосферы и магнитного поля Земли, вас ждет космическая радиация, и это смертельно. Помимо рака, она может также вызвать катаракту и возможно болезнь Альцгеймера.
Когда субатомные частицы стучат в атомы алюминия, из которого сделан корпус космического корабля, их ядра взрываются, испуская еще больше сверхбыстрых частиц, называемых вторичной радиацией.
Есть ли решение этой проблемы? Одно слово: пластик. Он легкий и крепкий, и он полон водородных атомов, маленькие ядра которых не производят много вторичной радиации. НАСА тестирует пластик, который сможет смягчить радиацию в космических кораблях и скафандрах.
На Марсе нет супермаркетов
В августе прошлого года астронавты на ISS съели несколько листьев салата, который они вырастили в космосе, впервые. Но крупномасштабное озеленение в нулевой гравитации — это сложно. Вода плавает вокруг в пузырях вместо того, чтобы сочиться через почву, поэтому, инженеры изобрели керамические трубы, чтобы направлять воду вниз к корням растений.
Некоторые овощи уже довольно эффективны для того, чтобы выращивать их в невесомости. Ученые работают над генетически модифицированной карликовой сливой, высотой меньше метра. Белки, жиры и углеводы могут восполнятся за счет более разнообразного урожая — как картофель и арахис.
Но все это будет зря, если вы исчерпаете всю воду. (На ISS системе переработки мочи и воды необходим периодический ремонт, и межпланетные экипажи не смогут рассчитывать на доукомплектование новых частей.) ГМО здесь тоже могут помочь.
Майкл Флинн, инженер научно-исследовательского центра НАСА, работает над водным фильтром, сделанным из генетически модифицированных бактерий. Он сравнил это с тем, как тонкий кишечник перерабатывает то, что вы пьете.
В основном вы — система рециркуляции воды, со сроком полезного использования 75 или 80 лет.
Невесомость преобразует вас в месиво
Само человеческое тело — это проблема в исследовании космоса. Невесомость разрушает тело: определенные иммунные клетки не в состоянии выполнять свою работу, а эритроциты взрываются. Это способствует появлению камней в почках и делает сердце ленивым.
Астронавты на ISS тренируются, чтобы бороться с атрофией мышц и потерей костной массы, но они все еще теряют массу кости в космосе, и те циклы вращения невесомости не помогают другим проблемам. Искусственная гравитация исправила бы все это.
В своей лаборатории в массачусетском технологическом институте, бывший астронавт Лоуренс Янг проводит испытания на центрифуге: испытуемые лежат на боку на платформе и вращают ногами педали на стационарном колесе, а вся конструкция постепенно раскручивается вокруг своей оси.
Тренажёр Янга слишком ограничен, его можно использовать больше часа или два в день, для постоянной гравитации, целый космический корабль должен будет стать центрифугой.
Межпланетные путешествия — прямой путь к безумию
Когда у человека случается инсульт или сердечный приступ, врачи иногда понижают температуру пациента, замедляя метаболизм, чтобы уменьшить повреждение от отсутствия кислорода. Это уловка могла бы работать и для астронавтов. Межпланетное путешествие в течение года, проживание в тесном космическом корабле с плохой едой и нулевой частной жизнью — рецепт для космического безумия.
Вот почему Джон Брэдфорд говорит, что мы должны спать во время космического путешествия. Президент проектной фирмы SpaceWorks и соавтор отчета для НАСА на длинных миссиях, Брэдфорд считает, что криогенная заморозка экипажа сократит расходы еды и воды, и сохранит команду от психического расстройства.
Представьте, что вы были в космосе в течение многих месяцев или даже несколько лет. Далекий мир наконец виднеется через ваш иллюминатор. Все, что вы должны сделать — приземлиться. Но вы мчитесь через лишенное трения пространство со скоростью 320 000 км в час. И еще есть гравитация планеты.
Проблема приземления все еще одна из самых актуальных, которую предстоит решить инженерам. Вспомните неудачную посадку «Скиапарелли» на Марс.
Вы не можете взять гору алюминиевой руды с собой
Когда космические корабли отправятся в долгое путешествие, они возьмут с собой запасы с Земли. Но вы не можете взять с собой все. Семена, кислородные генераторы, возможно несколько машин для строительства инфраструктуры. Но поселенцы должны будут сделать все остальное сами.
К счастью космос не совсем бесплоден. «На каждой планете есть все химические элементы, хотя концентрации отличаются», — говорит Иэн Кроуфорд, планетарный ученый из Биркбека, Лондонского университета. На Луне есть много алюминия. На Марсе — кварц и окись железа. Соседние астероиды — большой источник углеродных и платиновых руд и воды.
Это все может быть доступным, как только первопроходцы выяснят, как взорвать материю в космосе. Если взрыватели и бурильщики слишком тяжелы, чтоб взять их на корабль, они должны будут извлечь ископаемые другими методами: таяние, магниты или переваривающие металл микробы.
И НАСА изучает процесс 3D печати, чтобы напечатать целые здания — и не будет никакой потребности импортировать специальное оборудование.
Мы не можем сделать все сами
Собаки помогли людям колонизировать Землю, но они не выжили бы на Марсе. Чтобы распространиться в новом мире, нам будет нужен новый лучший друг: робот.
Колонизация планеты требует много трудной работы, и роботы могут весь день рыть, не имея необходимость есть или дышать. Текущие прототипы — большие и громоздкие, они с трудом передвигаются по земле. Таким образом, роботы должны быть не похожи на нас, это может быть лёгкий управляемый бот с клешнями в форме экскаваторного ковша, разработанный НАСА, чтобы вырыть лед на Марсе.
Однако, если работа требует ловкости и точности, то тут не обойтись без человеческих пальцев. Сегодняшний космический скафандр разработан для невесомости, а не для пеших прогулок по экзопланете. У прототипа НАСА Z-2 есть гибкие суставы и шлем, который дает четкое представление о любой тонкой фиксации потребностей проводки.
Варп-двигатели все еще не существуют
Самой быстрой вещью, которую когда-либо строили люди, является зонд по имени «Гелиос 2». Он уже не функционирует, но если бы в космосе был звук, то вы услышали бы его крик, поскольку он до сих пор вращается вокруг солнца на скоростях больше чем 252 000 км в час.
Это почти в 100 раз быстрее, чем пуля. Но даже в при такой скорости потребовалось бы приблизительно 19 000 лет, чтобы достигнуть ближайшую к нам звезду — Альфа Центавра. Во время такого длительного полета сменилось бы тысячи поколений. И вряд ли кто-то мечтает умереть от старости в космическом корабле.
Чтобы победить время нам нужна энергия — очень много энергии. Возможно вы могли бы добыть на Юпитере достаточное количества гелия для термоядерного синтеза. После того, как изобретем термоядерные двигатели, конечно же. Теоретически, околосветовых скоростей можно добиться с помощью энергии аннигиляции материи и антивещества, но заниматься подобным на Земле опасно.
«Вы никогда не хотели бы делать это на Земле», — говорит Ле Джонсон, техник НАСА, который работает над сумасшедшими идеями звездолета. «Если вы сделаете это в открытом космосе, и что-то пойдет не так, вы не разрушаете континент».
Слишком сильно? Как насчет солнечной энергии? Все, что вам потребуется — это парус, размером с Техас.
Намного более изящное решение взломать исходный код вселенной — физика. Теоретический двигатель Мигеля Алькубьерре сжал бы пространство-время перед вашим кораблем и расширил бы позади него, так вы могли бы перемещаться скоростью, превышающую скорость света.
Человечеству будут нужны еще несколько Эйнштейнов, работающих в таких местах как Большой Адронный Коллайдер, чтобы распутать все теоретические узлы. Вполне возможно, что мы сделаем некоторое открытие, которое изменит все, но этот прорыв вряд ли спасет сложившуюся ситуацию. Если вы хотите больше открытий, вы должны вкладывать в них большие деньги.
Мы должны иметь смелость остаться
Пара десятилетий назад, научно-фантастический автор Ким Стэнли Робинсон изобразил схематически будущую утопию на Марсе, построенном учеными из перенаселенной, перенапрягшей Земли. Его «Марсианская трилогия» сделала мощный толчок для колонизации Солнечной системы. Но, если задуматься, помимо научного интереса, почему мы стремимся в космос?
Потребность исследовать заложена в наши гены, это единственный аргумент — дух первопроходца и желание узнать свое предназначение.
«Несколько лет назад мечты о покорении космоса занимали наше воображение», — вспоминает сотрудник NASA, астроном Хайди Хаммел.
«Мы говорили на языке отважных покорителей космоса, но всё изменилось после того, как станция «Новые горизонты» пролетела мимо Плутона в июле 2015 года. Перед нами открылось всё многообразие миров Солнечной системы.»
А что же с судьбой и предназначением человечества? Историки знают лучше. Расширение Запада было захватом земли, и великие исследователи были главным образом в нем ради ресурсов или сокровищ. Человеческая охота к перемене мест выражается только в обслуживании политического или экономического желания.
Конечно, нависшее разрушение Земли может быть стимулом. Исчерпайте ресурсы планеты, измените климат, и космос станет единственной надеждой на выживание.
Но это опасный ход мыслей. Это создает моральную опасность. Люди думают, что если мы испортим окончательно Землю, то можем начать с чистого листа где-нибудь на Марсе. Это неправильное мышление.
Насколько нам известно, Земля — единственное пригодное для жилья место в известной нам Вселенной. И если мы собираемся покинуть эту планету, то это должно быть нашим желанием, а не следствием безвыходного положения.
Источник: https://qil.ru/13-samyh-bolshih-problem-v-issledovanii-kosmosa/
Основные проблемы освоения космоса человеком
Говоря об освоении Большого космоса и об осуществлении полетов на другие планеты, причем не только нашей Солнечной системы, но и за пределами ее, человек забывает о том, что он, по сути, неотъемлемая частичка Земли. И как поведет наш организм за пределами родной голубой планеты, и какие воообще возникнут проблемы в освоении космоса – еще неизвестно (esoreiter.ru).
Хотя можно даже догадаться – как. Не случайно российские космонавты в свое время шутили, что на орбите карандаш намного полезнее памяти, поскольку заметили, что последняя там начинает давать сбои в своей работе. И это еще на орбите Земли, а что говорить о полетах на другие планеты…
Проблемы освоения космоса человеком
В настоящее время НАСА проводит долгосрочный эксперимент, в котором участвуют астронавты — одноклеточные братья-близнецы Скотт и Марк Келли.
Первый провел на МКС целый год, а второй в это время спокойно жил на Земле.
Обратите внимание, что сотрудники NASA, не смотря на возвращение Скотта с международной космической станции, не спешат с выводами, заявив, что окончательные результаты можно ожидать только в 2017 году.
Однако исследователи многих стран давно уже изучают эту проблему, поскольку от решения ее во многом будет зависеть развитие космонавтики на Земле. И наука до сих пор не может дать ответ даже на такой вопрос, как долго человек может находиться вдали от Земли, не говоря уже о многих других.
Во-первых, человек не может долго существовать без привычной для него земной гравитации, и пока эта проблема в освоении космоса не решена. Во-вторых, современные технологии не могут защитить астронавта от воздействия радиации и прочих космических излучений, которые буквально пронизывают все и вся.
Космонавты на МКС, например, даже с закрытыми глазами «видят яркие вспышки», когда эти лучи воздействуют на их оптические нервы. А ведь такие излучения пронизывают весь организм человека, находящегося в космосе, могут влиять на иммунную систему и даже на ДНК.
При этом любая защита астронавта автоматически сама становится источником вторичного излучения.
Влияние космоса на здоровье человека
Исследователи из Университета Колорадо недавно обследовали мышей, которые провели две недели на орбите (на борту шаттла «Атлантис»). Всего две недели! И за это короткое время в организме грызунов произошли неприятные перемены, все они вернулись на Землю с признаками поражения печени.
До этого, замечает профессор Карен Йоншер, исследователи космоса даже не предполагали, что он так губителен для внутренних органов всего живущего на Земле, в том числе и для человека. Не случайно астронавты часто возвращаются с орбиты с симптомами, похожими на диабет.
Конечно, на Земле их тут же подлечивают, однако что будет с человеком при длительном пребывании в космосе, да еще вдали от родной планеты? Будет ли полноценно решена проблема влияния космоса на человека?
Кстати, ученых постоянно интересует и такой вопрос — зачатие и размножение в космосе, коли уж в планах людей долгосрочные, а то и пожизненные полеты на другие планеты.
Оказывается, в условиях невесомости икринки, например, делятся совсем по другому, то есть не на две, четыре, восемь и так далее, а на две, три, пять… Для человека это равносильно отсутствию зачатия или прерыванию беременности на самых ранних стадиях.
Правда, на днях китайские ученые выступили с «сенсационным заявлением», что им удалось добиться развития эмбриона млекопитающих в условиях микрогравитации. И хотя статья журналиста Cheng Yingqi звучит амбициозно — «Гигантский скачок в науке – эмбрионы растут в космосе», многие исследователи отнеслись к этой информации весьма скептически.
Неутешительные итоги, касающиеся освоения Большого космоса человеком
Итак, если подвести итоги, даже не дожидаясь результатов эксперимента НАСА с астронавтами-близнецами, можно сделать неутешительный вывод: человечество еще не готово к полетам в дальний космос, и еще неизвестно, когда это произойдет. Некоторые исследователи даже утверждают, что мы не готовы даже к полетам на Луну (отсюда можно сделать вывод, что американцы туда никогда не летали), не говоря уже о Марсе и прочих грандиозных космических замыслах.
Уфологи, в свою очередь, настаивают на не менее авторитетном мнении других ученых о том, что преодоление космического пространства, как это собираемся делать мы сейчас, — тупиковый путь.
По их твердому убеждению, развитые инопланетные цивилизации путешествуют во Вселенной совсем иначе, например, используя кротовые норы – временно-пространственные дыры, позволяющие мгновенно перемещаться в любую точку Божественного мироздания. Возможно, есть и более совершенные способы, не доступные нашему пониманию.
Земные космические ракеты пока претендуют лишь на освоение околоземной орбиты, причем исключительно по всем показателям, начиная от черепашьей (по меркам Большого космоса) скорости перемещения и кончая полной незащищенностью астронавтов в этих примитивных аппаратах…
Источник: esoreiter.ru
Источник: http://xversii.ru/osnovnye-problemy-osvoeniya-kosmosa-chelovekom/
Шесть космических проблем освоения космоса
Человечество ведет свое начало из Африки. Но мы не остались там, не все из нас — тысячи лет наши предки расселялись по континенту, а после покинули его.
И когда они пришли к морю, то построили лодки и поплыли через огромные расстояния к островам, о существовании которых знать не могли.
Почему? Возможно, по той же причине мы смотрим на Луну и на звезды и задаемся вопросом: а что там? Можем ли мы туда попасть? Ведь таковы мы, люди.
Космос, конечно, бесконечно более враждебный для людей, чем поверхность моря; покинуть земную гравитацию сложнее и дороже, чем оттолкнуться от берега. Те первые лодки были передовыми технологиями своего времени. Мореплаватели тщательно планировали свои дорогие, опасные путешествия, и многие из них погибли, пытаясь выяснить, что там за горизонтом. Почему мы тогда продолжаем?
Можно было бы поговорить о бесчисленных технологиях, от небольших продуктов для удобства до открытий, которые позволили предотвратить массу смертельных случаев или спасти кучу жизней больных и раненых.
Можно было бы поговорить о том, что не стоит нам всем отсиживаться на одной планетке, ожидая хорошего удара метеорита, чтобы присоединиться к нелетающим динозаврам. И вы заметили, как меняется погода?
Можно было бы поговорить о том, что всем нам легко и приятно работать над проектом, который не включает убийство себе подобных, который помогает нам понять нашу родную планету, искать способы жить и, что особенно важно, выживать на ней.
Можно было бы поговорить о том, что убраться из Солнечной системы подальше — весьма неплохой план, если человечеству повезет выжить в следующие 5,5 миллиарда лет и Солнце расширится достаточно, чтобы поджарить Землю.
Можно было бы поговорить обо всем этом: о причинах, по которым мы должны найти способ поселиться подальше от этой планеты, построить космические станции и лунные базы, города на Марсе и поселения на спутниках Юпитера. Все эти причины приведут нас к тому, что мы посмотрим на звезды за пределами нашего Солнца и скажем: можем ли мы добраться туда? Будем ли?
Это огромный, сложный, почти невозможный проект. Но когда это останавливало людей? Мы родились на Земле. Останемся ли мы здесь? Нет, конечно.
Проблема: взлет. Преодолеть гравитацию
Отрыв от Земли похож на развод: хочется побыстрее и чтобы багажа поменьше. Но мощные силы выступают против — особенно гравитация. Если объект на поверхности Земли хочет свободно летать, ему нужно оторваться со скоростью, превышающей 35 000 км/ч.
Это выливается в серьезный «упс» в денежном эквиваленте.
Чтобы просто запустить марсоход «Кьюриосити», понадобилось 200 миллионов долларов, одна десятая бюджета миссии, и любой экипаж миссии будет отягощен оборудованием, необходимым для поддержания жизни.
Композитные материалы вроде сплавов экзотических металлов могут снизить вес; добавьте к ним более эффективное и мощное топливо и получите нужное ускорение.
Но лучшим способом сэкономить денег будет возможность повторного использования ракеты. «Чем выше число рейсов, тем выше будет экономическая отдача, — говорит Лес Джонсон, технический ассистент Advanced Concepts Office NASA. — Это путь к резкому снижению стоимости». SpaceX пытается сделать свою ракету Falcon 9, к примеру, многоразовой. Чем чаще вы летаете в космос, тем дешевле это выходит.
Проблема: тяга. Мы слишком медленные
Лететь через космос просто. В конце концов, это вакуум; ничто не будет вас тормозить. Но как разогнаться? Вот это-то сложно. Чем больше масса объекта, тем большую силу нужно приложить для его движения — а ракеты весьма массивны. Химическое топливо хорошо подходит для первого толчка, но драгоценный керосин сгорит в считанные минуты. После этого путь к спутникам Юпитера займет пять-семь лет. Но это долго. Нам нужна революция в способах космического движения.
Проблема: космический мусор. Там, наверху — минное поле
Поздравляем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы прорветесь во внешний космос, к вам с тыла зайдет парочка старых спутников, изображающих кометы, и попытается протаранить топливный бак. И нет больше ракеты.
Это проблема космического мусора, и она весьма актуальна.
Американская сеть космического наблюдения смотрит за 17 000 объектов — каждый размером с футбольный мяч — которые носятся вокруг Земли на скорости свыше 35 000 км/ч; если считать с кусками до 10 сантиметров в диаметре, обломков будет свыше 500 000. Крышки от фотоаппаратов, пятна краски — все это может создать пробоину в критической системе.
Мощные щиты — слои металла и кевлара — могут защитить от крошечных кусочков, но ничто не спасет вас от целого спутника. 4000 таких вращается вокруг Земли, большая часть из них уже отработали свое. Центр управления полетами выбирает наименее опасные маршруты, но отслеживание не идеально.
Снять спутники с орбиты нереально — потребуется целая миссия, чтобы захватить хотя бы один. Так что отныне все спутники должны самостоятельно сходить с орбиты. Они будут отрабатывать лишнее топливо, потом используют ускорители или солнечные паруса, чтобы сойти с орбиты и сгореть в атмосфере. Включайте программу отработки в 90% новых пусков либо получите синдром Кесслера: одно столкновение приведет ко множеству других, которые постепенно вовлекут весь орбитальный мусор, и тогда никто не сможет летать вообще. Возможно, пройдет век, прежде чем угроза станет неотвратимой, или намного меньше, если развернется война в космосе. Если кто-то начнет сбивать вражеские спутники, «это будет катастрофа», считает Хольгер Крэг, глава отдела космического мусора в Европейском космическом агентстве. Мир во всем мире необходим для светлого будущего космических путешествий.
Проблема: навигация. В космосе нет GPS
Deep Space Network, коллекция антенн в Калифорнии, Австралии и Испании — это единственный инструмент навигации в космосе.
Начиная студенческими зондами и заканчивая «Новыми горизонтами», летящим через пояс Койпера, все полагается на работу этой сети.
Сверхточные атомные часы определяют, сколько необходимо сигналу, чтобы добраться от сети до космического аппарата и обратно, и навигаторы используют это для определения положения аппарата.
Но по мере роста числа миссий, сеть становится перегруженной. Коммутатор часто забит. NASA спешно работает, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих аппаратах сократят время передачи вдвое, позволив определять расстояния с помощью односторонней связи. Лазеры с повышенной пропускной способностью смогут обрабатывать большие пакеты данных, вроде фотографий или видео.
Но чем дальше ракеты уходят от Земли, тем менее надежными оказываются эти методы. Конечно, радиоволны движутся со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают часы. И звезды могут рассказать вам, куда идти, но они слишком далеки, чтобы сказать вам, где вы находитесь. Для будущих миссий эксперт по навигации в глубоком космосе Джозеф Гвинн хочет спроектировать автономную систему, которая будет собирать изображения целевых и ближайших объектов и использовать их относительное местоположение для триангуляции координат космического аппарата — без необходимости в наземном контроле. «Это будет как GPS на Земле, — говорит Гвинн. — Вы помещаете GPS-приемник в свой автомобиль, и проблема решена». Он называет это системой позиционирования глубокого космоса — DPS, если коротко.
Проблема: космос большой. Варп-двигателей пока не существует
Самый быстрый объект, который люди когда-либо строили, это зонд Helios 2. Сейчас он мертв, но если бы звук мог распространяться в космосе, вы услышали бы, как он свистит, проносясь мимо Солнца на скорости свыше 252 000 км/ч.
Это в 100 раз быстрее пули, но даже двигаясь на такой скорости, вам потребовалось бы 19 000 лет, чтобы достичь ближайшего соседа Земли по звездам.
Никто пока даже и не думает отправляться так далеко, потому что единственное, что можно встретить за такое время, — смерть от старости.
Чтобы победить время, потребуется много энергии. Возможно, придется разрабатывать Юпитер в поисках гелия-3 для поддержки ядерного синтеза — при условии, что вы построили нормальные термоядерные двигатели.
Аннигиляция вещества и антивещества даст больший выхлоп, но контролировать этот процесс весьма сложно. «Вряд ли вы стали бы делать это на Земле, — говорит Лес Джонсон, работающий над сумасшедшими космическими идеями. — В космосе — да, так что если что-то пойдет не так, вы не уничтожите континент».
Как насчет солнечной энергии? Все, что нужно, это парус размером с небольшое государство.
Гораздо более элегантно было бы взломать исходный код Вселенной — с помощью физики. Теоретический двигатель Алькубьерре мог бы сжимать пространство перед кораблем и расширять позади, чтобы материал между — там, где ваш корабль — эффективно двигался быстрее света.
Впрочем, легко сказать, но трудно сделать. Человечеству потребуется несколько эйнштейнов, работающих в масштабах Большого адронного коллайдера, чтобы увязать все теоретические выкладки.
Вполне возможно, что однажды мы сделаем открытие, которое все изменит. Но никто не будет делать ставку на случайность. Потому что моменты открытия требуют финансирования.
Но лишних денег у физиков сферы элементарных частиц и у NASA нет.
Проблема: Земля только одна. Не смело вперед, а смело остаемся
Пару десятилетий назад фантаст Ким Стэнли Робинсон набросал будущую утопию на Марсе, построенную учеными перенаселенной и задыхающейся Земли. Его трилогия о Марсе показала убедительный повод колонизации Солнечной системы. Но на самом деле зачем, если не ради науки, нам двигаться в космос?
Жажда исследований таится у нас в душе — о таком манифесте многие из нас слышали и не раз. Но ученые давно выросли из шинели мореплавателей.
«Терминология первооткрывателей была популярна 20-30 лет назад, — говорит Хайди Хаммел, которая занимается расстановкой приоритетов исследований в NASA.
С тех пор, как зонд «Новые горизонты» пролетел мимо Плутона в прошлом июле, «мы исследовали каждый образец среды в Солнечной системе хотя бы раз», говорит она. Люди, конечно, могут копаться в песочнице и изучать геологию далеких миров, но поскольку этим занимаются роботы, нет нужды.
А как же жажда исследований? Истории видней. Западная экспансия была тяжелым отъемом земель, и великих исследователей тогда вели по большей части ресурсы или сокровища. Тяга к странствиям у человека проявляется сильнее всего лишь на политическом или экономическом фоне. Конечно, надвигающееся уничтожение Земли может обеспечить некоторые стимулы. Ресурсы планеты истощаются — и разработка астероидов уже не кажется бессмысленной. Изменяется климат — и космос уже кажется чуточку милее.
Конечно, в такой перспективе нет ничего хорошего. «Появляется нравственная угроза, — говорит Робинсон. — Люди думают, что если мы испоганили Землю, мы всегда можем отправиться к Марсу или к звездам. Это губительно». Насколько нам известно, Земля остается единственным пригодным для жизни местом во Вселенной. Если мы покинем эту планету, сделать это придется не по прихоти, а по необходимости.
Источник: https://Hi-News.ru/space/shest-kosmicheskix-problem-osvoeniya-kosmosa.html
Глобальная проблема освоения космоса
Препятствия на пути к космосу
Планы на космическое будущее
Космос всегда привлекал интерес ученых. Космическое пространство изучают с помощью различных космических технологий и аппаратов. Новый шаг в эти исследования внесли разработки ракетных двигателей и жидкого топлива в начале двадцатого века.
Все научные работы по освоению космоса стремятся к приспособлении выживания человека в невесомости. В свое время США И СССР соревновались в открытии и исследовании всего нового. Космос не стал исключением. Но в дальнейшем соперничество привело к работе в общее благо, была создана Международная космическая станция.
В конце двадцатого века стало популярным понятие космический туризм. Некоторые компании всерьез задумались над таким прибыльным бизнесом, и работают над устранением всех недостатков. Ведь число желающих растет с каждым днем.
Препятствия на пути к космосу
- Было бы гораздо экономнее если бы задачи выполняли роботы. Так как для выполнения поставленной задачи человеком, требуется различные космические приспособления. Находясь в космическом пространстве многие космонавты лишились жизни. Некоторые ученые,считают что только человек может освоить космос.
- Многие скептически относятся к затратам, которые положены на освоение космической среды, глядя на стоимость многих программ. По их мнению лучше направить эти деньги на борьбу с более глобальными проблемами, такими как: голод, война, заболевания. Но в государстве есть и более дорогостоящие разработки, а освоением космической среды всегда будут заниматься ученые.
- Очень много времени и денег тратится на то, что бы узнать новую информацию о планетах солнечной системы. Наша планета, Земля, имеет еще множество секретов и открытий. Ведь мы так мало о ней знаем. В первую очередь, ученым следовало бы исследовать Землю и все что ее составляет, а потом уже заняться космосом.
- Просмотрев исследовательскую статистику , можно отметить что космический мусор составляет приблизительно 3000 тонн. Засорение космоса может принести вред космическим станциям, стать опасностью для совершения полетов и нести прямую угрозу нашей планете.
- Для совершения полетов на отдаленные от Солнца планеты необходимо использовать термоядерные двигатели. Химические двигатели характерны для полетов на спутник и приближенных планет.
Нужно обратить особое внимания изучению этой глобальной проблемы. Так как отсутствие знаний о космосе, не несут последствий при возникновении непредвиденных ситуаций.
Планы на космическое будущее
- Необходимо автоматизировать систему космических полетов. Эта система имеет приемлемую стоимость и способствует изучению пространства.
- Существует идея сделать постоянные человеческие поселения за пределами нашей планеты. Предоставить все условия для пребывания долгое время в космосе. Такой опыт можно наблюдать на примере, Международной космической станции. Жизнь за пределами планеты Земля пока рассматривается только как нечто из мира фантастики.
- Когда многие мечтают поселиться на Луне, Венере или Марсе, ученые констатировали возможность создания орбитальных поселений на орбите собственной планеты.
Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/globalnaya-problema-osvoeniya-kosmosa/
Загрузка...
