Nakon 50 godina, čovječanstvo se planira vratiti na Mjesec, a malo kasnije predviđa let na Mars. Međutim, malo je vjerojatno da će se ljudima u skoroj budućnosti bitno odmaknuti od zemljine orbite: mnogi čimbenici ometaju to.
Prostor nije samo posljednja, već i najopasnija granica. Ovo je najekstremnije moguće okruženje, ali upravo kroz njega leži put u nove svjetove. Da bi došao do njih, osoba će morati izmisliti nove motore, naučiti podnijeti zračenje, ne umrijeti od slučajne ogrebotine i ne poludjeti. Je li moguće?
Uz dostavu na dom
Kada putujete u egzoplanete (svemirska tijela izvan Sunčevog sustava), glavni problem modernih istraživača - i živih i automata - neće biti nepoznati uvjeti predmeta proučavanja, već samo vrijeme potrebno za takvo poduzeće. NASA je istaknula glavne probleme koji će se pojaviti zbog činjenice da će uz najoptimalniji razvoj tehničkih sredstava putovanje potrajati godinama.
Danas se glavni motori temelje na kemijskim procesima: gorivo i oksidant spaljuju kako bi tvorili vrući plin. Zbog zagrijavanja, ispušni plinovi velikom brzinom istječu iz mlaznice rakete, gurajući raketu u suprotnom smjeru. Jao, takvi motori ostavljaju malo manevrskog prostora za osobu, jer je brzina protoka plina ograničena temperaturom izgaranja. Čak i teoretski, putovanje zvijezdama na motorima s kemijskim pogonom nerealno je s trenutnom razinom tehnologije. Dakle, svemirska letjelica, najudaljenija od Zemlje, Voyager-1, koja je lansirana 1977. godine, prekrila je preko 21 milijardu kilometara u 40 godina. Ovo je, bez pretjerivanja, astronomska brojka, ali čak će i u takvom stanju stvari Voyager-1 stići do zvijezde AC +79 3888 (17 svjetlosnih godina od Sunca), prema kojoj leti brzinom od oko 62 000 km / h, tek nakon 40 000 godina star.
Moderne svemirske sonde sposobne su razvijati još veće brzine. Primjerice, Jupiterov umjetni satelit Juno sposoban je dostići oko 250.000 km / h, dok će nedavno lansirana Parker-ova solarna sonda ubrzati do 692.000 km / h. Ali u tim se projektima postiže velika brzina, između ostalog, zahvaljujući gravitacijskim manevrima: sonda prolazi blizu planete, a nosi je „sa sobom“, ubrzavajući je do svoje orbitalne brzine. To je prikladno u našem sustavu, ali nije dovoljno za brzo putovanje do zvijezda: izvan Sunčevog sustava neće biti objekata za gravitacijski manevar. Pored toga, što je planet udaljeniji od zvijezde, to se sporije kreće.
Jedno moguće rješenje problema je ionski pogon. Princip rada djeluje na stvaranju mlaznog pritiska na bazi ioniziranog plina: elektroni se otrgavaju iz molekula, a rezultirajući nabijeni ioni ubrzavaju se u električnom polju. Dakle, moguće je postići veće protoke tvari iz mlaznica, osim toga, ovaj je pristup energetski učinkovitiji (manje goriva se troši na ubrzanje). Kao rezultat, ionski motori teoretski omogućuju postizanje neviđenih brzina: prema istraživačima, do Marsa se može doći za samo 39 dana umjesto za sedam mjeseci, što će ukupno biti utrošeno na putu do Crvene planete pomoću modula InSight, koji će na Mars sletjeti ovog studenog. Nažalost, postojeći ionski potisnici su preslabi i mogu se koristiti samo za korekciju orbite.
Promotivni video:
U Rusiji je državna korporacija "Rosatom" angažirana na projektu nuklearnog motora za kosmonautiku, detalji nisu otkriveni
Radikalniji pristup, barem za kolonizaciju Sunčevog sustava, mogu biti nuklearni raketni motori. Nuklearni izvor zagrijava se raspadom radioaktivne tvari zagrijavanjem radne tekućine koja može istjecati mnogo većom brzinom od one koja nastaje izgaranjem goriva i oksidansa u kemijskom motoru. Pokušali su primijeniti ovaj pristup na početku svemirskog doba, tijekom hladnog rata. Međutim, do sada njihovu upotrebu ograničavaju dva čimbenika. Neželjeno je baciti veliku količinu radioaktivnih tvari u orbitu: kao što pokazuje praksa, ponekad može pasti natrag. Pored toga, takav motor zahtijeva ozbiljno hlađenje, a u prostoru se toplina može odavati samo zračenjem, koje odvodi energiju relativno sporo, što ograničava snagu nuklearnih motora. Slabije nuklearne motore lakše je zamijeniti ionskim motorima koji su manje opasni za Zemlju ili poznatijim mlaznim motorima pogonjenima kemijskim gorivom.
Koristeći moderne materijale i tehnologije, različite zemlje sada pokušavaju razviti snažnije modele nuklearnih i ionskih motora. Potencijalno će im dopustiti nekoliko mjeseci da dođu do Saturna (za misiju Cassini ovaj put je trajao sedam godina). Danas se razvijaju nuklearni motori, na primjer, u SAD-u: 2017. NASA i BWXT Nuclear Energy potpisali su ugovor o razvoju motora. U Rusiji se državna korporacija Rosatom bavi projektom nuklearnog motora za kosmonautiku, detalji nisu otkriveni.
Opasno okruženje
Čak i u prisutnosti motora koji omogućuju dosezanje udaljenih planeta ili čak zvijezda u nekoliko mjeseci ili godina, pitanje sigurnosti posade takvog broda ostaje otvoreno. A glavna prijetnja neće biti vanzemaljci ili asteroidi, već zračenje. Ionizirajuće zračenje može oštetiti DNK, prouzrokovati probleme u radu gotovo svih tjelesnih sustava i poništiti sve, čak i najgledanije, svemirske poduhvate u koje je uključena osoba.
Ako danas govorimo o povoljnijoj opciji (let na Mars), to je zračenje koji postaje jedan od glavnih problema s kojim će se astronauti suočiti. Ako je na Zemlji čovjek zaštićen atmosferom i magnetskim poljem planeta, tada su već na ISS-u kosmonauti izloženi zračenju deset puta jačim. Let do Crvene planete uz trenutnu razinu razvoja tehnologije trajat će oko 7 mjeseci. Tome se mora dodati i vrijeme provedeno na Marsu, koje nema zaštitno magnetsko polje i gustu zemljinu atmosferu, a također mora se uzeti u obzir i povratak. Rezimirajući sve rizike, samo prijetnja zračenjem može od Sunca biti smrtonosna karta za četvrti planet. Stoga npr. Orion koji razvija Lockheed Martin bit će opremljen posebnim zaštićenim zaklonom u slučaju prekomjerne solarne aktivnosti i velikog oslobađanja radioaktivnih čestica. Napominjemo da se na ISS-u trenutno koristi slično rješenje.
Od davnina su vulkanske aktivnosti na Mjesecu i Marsu mogle ostaviti više kilometara tunela širine do 1 km.
Ako govorimo o planetarnom širenju, onda za to znanstvenici predlažu da se u budućnosti koriste magnetski štitnici ili oblikovanje terena. Postoji proračunska opcija: talijanski su istraživači predložili koncept za naseljavanje takozvanih lavanskih cijevi - kanala u debljini planeta, nastalih tijekom neravnomjernog hlađenja lave. Zračenje iz svemira u njima bit će minimalno jer će oslabiti gornji slojevi Marsa. U ovom se slučaju oluje i druge prijetnje planetama s atmosferom također ne boje.
Pretpostavlja se da su od davnina vulkanske aktivnosti na Mjesecu i Marsu mogli ostati mnogi kilometri tunela do širine od 1 km, u tami kojih je povijest kolonizacije nebeskih tijela od strane čovjeka mogla početi.
Osim zračenja, osoba još uvijek mora riješiti mnoge probleme: osigurati neprekidnu i pouzdanu opskrbu kisikom, riješiti problem s prehranom, naučiti se dugo vremena družiti se s istim ljudima itd. Nepotrebno je reći da tijekom uvjetne misije čak i do najbližih planeta astronauti će morati samostalno rješavati medicinske probleme, na primjer, uklanjajući upala slijepog crijeva? Trenutačno svi koji idu u svemir prolaze brojne testove, ali jednostavno se nije moguće osigurati od svega. Kako su istraživači istakli, šestero ljudi tijekom 900-dnevnog putovanja Marsom gotovo će se neizbježno suočiti s barem jednim slučajem kada jednom od članova posade treba hitna pomoć. Neku nadu daje rusko-europski eksperiment „Mars-500“tijekom kojeg je posada od šest ljudi u zatvorenoj sobi na Zemlji 520 dana uspješno živjela "u letu", noseći se sa psihološkim i medicinskim problemima.
Dragi svemir
Financiranje je okosnica svemirskih projekata, a velika većina nerealiziranih svemirskih projekata u ovoj fazi je propala. Čak i potpuno automatizirani projekti poput Curiosity rovera vrijede milijarde dolara. Let muškarca do Marsa procjenjuje se ponekad skupljim.
Čak se i projekti u kojima ne treba razmišljati o sustavima životne podrške ljudi često suočavaju s problemima financiranja zbog visokih troškova tehnologije. Primjerice, trošak James Webb Orbiting teleskopa već je premašio 9 milijardi dolara, a planirano je lansiranje u svemir prije 10 godina. Ako govorimo o cijeni misija na posadu, najupečatljiviji primjer bio je projekt Međunarodne svemirske stanice. Procjenjuje se na 150 milijardi dolara i jedna je od najskupljih inženjerskih građevina na svijetu.
Štoviše, samo financiranje jednog projekta ne osigurava njegov uspjeh. Takvi projekti zahtijevaju dobro razvijenu znanstvenu bazu, kao i proizvodne pogone i infrastrukturu koja bi mogla podržati stanicu. Samo SAD troši 3 milijarde dolara na to godišnje.
Prema izračunima NASA-e, troškovi razvoja, pripreme i provođenja misije na Mars u roku od 30 godina mogu premašiti 450 milijardi USD, a prema nekim procjenama ukupni trošak projekta iznosit će 1,5 bilijuna dolara! Fantastičan iznos na pozadini proračuna Američke zrakoplovne agencije, koji godišnje prosječno košta oko 20 milijardi dolara. Čak i cjelokupni obujam suvremenog tržišta svemirskih usluga i tehnologija doseže 350 milijardi USD. Dakle, troškovi ekspedicije nisu manje problem od zračenja u svemiru.