Na 50 jaar is de mensheid van plan terug te keren naar de maan, en iets later voorspelt ze een vlucht naar Mars. Het is echter onwaarschijnlijk dat mensen in de nabije toekomst voorbestemd zijn om aanzienlijk uit de baan van de aarde weg te gaan: veel factoren interfereren hiermee.
De ruimte is niet alleen de laatste maar ook de gevaarlijkste grens. Dit is de meest extreme mogelijke omgeving, maar daardoor ligt de weg naar nieuwe werelden. Om bij hen te komen, moet een persoon nieuwe motoren uitvinden, leren straling te weerstaan, niet doodgaan door een toevallige kras en niet gek worden. Is het mogelijk?
Met thuisbezorging
Bij het reizen naar exoplaneten (ruimtelichamen buiten het zonnestelsel), zal het grootste probleem voor moderne onderzoekers - zowel levende als automaten - niet de onontgonnen omstandigheden van de studieobjecten zijn, maar de tijd zelf die nodig is voor een dergelijke onderneming. NASA benadrukte de belangrijkste problemen die zullen optreden vanwege het feit dat de reis met de meest optimale ontwikkeling van technische middelen jaren zal duren.
Tegenwoordig zijn de hoofdmotoren gebaseerd op chemische processen: brandstof en oxidatiemiddel worden verbrand om heet gas te vormen. Door de verwarming stromen uitlaatgassen met hoge snelheid uit het raketmondstuk, waardoor de raket in de tegenovergestelde richting wordt geduwd. Helaas laten dergelijke motoren weinig manoeuvreerruimte over voor een persoon, aangezien de snelheid van de gasstroom wordt beperkt door de verbrandingstemperatuur. Zelfs theoretisch is een reis naar de sterren op motoren met chemische aandrijving onrealistisch met het huidige technologieniveau. Dus het ruimtevaartuig, de Voyager-1, het verst van de aarde verwijderd, dat in 1977 werd gelanceerd, legde in 40 jaar tijd meer dan 21 miljard km af. Dit is zonder overdrijving een astronomisch cijfer, maar zelfs met deze stand van zaken zal de Voyager-1 de ster AC +79 3888 (17 lichtjaar van de zon) bereiken, waarnaar hij vliegt met een snelheid van ongeveer 62.000 km / u, pas na 40.000 jaar oud.
Moderne ruimtesondes zijn in staat om nog hogere snelheden te ontwikkelen. De kunstmatige satelliet Juno van Jupiter kan bijvoorbeeld ongeveer 250.000 km / u halen, terwijl de onlangs gelanceerde Parker Solar Probe versnelt tot 692.000 km / u. Maar bij deze projecten wordt een hoge snelheid bereikt, onder meer door zwaartekrachtmanoeuvres: de sonde passeert de planeet en voert deze "met zich mee" en versnelt hem tot zijn orbitale snelheid. Dit is handig binnen ons systeem, maar niet genoeg om snel naar de sterren te reizen: er zullen geen objecten zijn voor zwaartekrachtmanoeuvres buiten het zonnestelsel. Bovendien, hoe verder een planeet van een ster verwijderd is, hoe langzamer hij beweegt.
Een mogelijke oplossing voor het probleem is een ionenaandrijving. Het principe van zijn werking is gebaseerd op het creëren van jetstuwkracht op basis van geïoniseerd gas: elektronen worden uit moleculen gescheurd en de resulterende geladen ionen worden versneld in een elektrisch veld. Het is dus mogelijk om hogere stroomsnelheden van de stof uit de spuitmonden te bereiken, bovendien is deze aanpak energiezuiniger (er wordt minder brandstof uitgegeven aan versnelling). Als gevolg hiervan maken ionenmotoren theoretisch het mogelijk om ongekende snelheden te bereiken: volgens onderzoekers kan Mars in slechts 39 dagen worden bereikt in plaats van zeven maanden, die in totaal op weg naar de Rode Planeet worden besteed door de InSight-module, die in november op Mars moet landen. Helaas zijn de bestaande ionenstuwraketten te zwak en kunnen ze alleen worden gebruikt voor baancorrectie.
Promotie video:
In Rusland is het staatsbedrijf "Rosatom" betrokken bij het project van een nucleaire motor voor de kosmonautiek, details zijn niet bekendgemaakt
Een radicalere benadering, althans voor de kolonisatie van het zonnestelsel, kunnen nucleaire raketmotoren zijn. Een nucleaire bron wordt verwarmd door het verval van een radioactieve stof, waardoor de werkvloeistof wordt verwarmd, die met een veel hogere snelheid naar buiten kan stromen dan die als gevolg van de verbranding van brandstof en oxidatiemiddel in een chemische motor. Ze probeerden deze benadering toe te passen aan het begin van het ruimtetijdperk, tijdens de Koude Oorlog. Tot nu toe wordt het gebruik ervan echter beperkt door twee factoren. Het is ongewenst om een grote hoeveelheid radioactieve stoffen in een baan om de aarde te gooien: zoals de praktijk laat zien, kan het soms terugvallen. Bovendien vereist een dergelijke motor serieuze koeling en kan in de ruimte warmte alleen worden afgegeven door straling, die energie relatief langzaam afvoert, wat het vermogen van nucleaire motoren beperkt. Zwakke nucleaire motoren zijn gemakkelijker te vervangen door ionenmotoren die minder gevaarlijk zijn voor de aarde of meer bekende straalmotoren die worden aangedreven door chemische brandstof.
Met behulp van moderne materialen en technologieën proberen verschillende landen nu krachtigere modellen van nucleaire en ionenmotoren te ontwikkelen. Potentieel zullen ze enkele maanden toestaan om naar Saturnus te gaan (voor de Cassini-missie duurde dit pad zeven jaar). Tegenwoordig worden nucleaire motoren ontwikkeld, bijvoorbeeld in de Verenigde Staten: in 2017 tekenden NASA en BWXT Nuclear Energy een contract om de motor te ontwikkelen. In Rusland is het staatsbedrijf Rosatom betrokken bij het project van een nucleaire motor voor kosmonautiek, details zijn niet bekendgemaakt.
Gevaarlijke omgeving
Zelfs in de aanwezigheid van motoren waarmee verre planeten of zelfs sterren in een kwestie van maanden of jaren kunnen worden bereikt, blijft de kwestie van de veiligheid van de bemanning van een dergelijk schip open. En de belangrijkste bedreiging zijn niet aliens of asteroïden, maar straling. Ioniserende straling kan het DNA beschadigen, problemen veroorzaken bij de werking van bijna alle lichaamssystemen en elke, zelfs de meest doordachte, ruimtevaartonderneming waarbij een persoon betrokken is teniet doen.
Als we het vandaag hebben over de meer betaalbare optie (vlucht naar Mars), dan is straling een van de belangrijkste problemen aan het worden waarmee astronauten worden geconfronteerd. Als op aarde een persoon wordt beschermd door de atmosfeer en het magnetische veld van de planeet, worden kosmonauten al op het ISS tien keer sterker blootgesteld aan straling. De vlucht naar de Rode Planeet met het huidige niveau van technologische ontwikkeling zal ongeveer 7 maanden duren. Daarbij komt nog de tijd doorgebracht op Mars, die geen beschermend magnetisch veld en een dichte atmosfeer van de aarde heeft, en ook de terugweg moet in aanmerking worden genomen. Alle risico's samengevat: alleen een stralingsdreiging kan een kaartje naar de vierde planeet vanaf de zon dodelijk maken. Daarom bijvoorbeeldDe door Lockheed Martin ontwikkelde Orion zal worden uitgerust met een speciale beschermde schuilplaats in geval van overmatige zonneactiviteit en grote vrijlating van radioactieve deeltjes. Merk op dat een vergelijkbare oplossing momenteel wordt gebruikt op het ISS.
Sinds de oudheid heeft vulkanische activiteit op de maan en Mars vele kilometers tunnels tot 1 km breed kunnen achterlaten.
Als we het hebben over planetaire expansie, dan stellen wetenschappers voor om in de toekomst magnetische schilden of terraforming te gebruiken. Er is een budgetoptie: Italiaanse onderzoekers stelden een concept voor voor de vestiging van de zogenaamde lavabuizen - kanalen in de dikte van de planeet, gevormd tijdens ongelijkmatige afkoeling van lava. Straling vanuit de ruimte daarin zal minimaal zijn, omdat het zal worden verzwakt door de bovenste lagen van Mars. In dit geval zijn stormen en andere bedreigingen op planeten met een atmosfeer ook niet bang.
Aangenomen wordt dat sinds de oudheid van vulkanische activiteit op de maan en Mars vele kilometers tunnels tot 1 km breed zouden kunnen blijven, in de duisternis waarvan de geschiedenis van de kolonisatie van hemellichamen door de mens wel eens zou kunnen beginnen.
Naast straling moet een mens nog veel problemen oplossen: zorgen voor een ononderbroken en betrouwbare zuurstoftoevoer, het probleem met voeding oplossen, lang leren omgaan met dezelfde mensen, etc. Onnodig te zeggen dat tijdens een voorwaardelijke missie zelfs naar de dichtstbijzijnde planeten, zullen astronauten zelf medische problemen moeten oplossen, bijvoorbeeld het verwijderen van appendicitis? Op dit moment ondergaat iedereen die de ruimte ingaat talloze tests, maar het is simpelweg onmogelijk om tegen alles te verzekeren. Zoals de onderzoekers opmerkten, zal een team van zes man tijdens een 900-daagse reis naar Mars bijna onvermijdelijk met ten minste één geval worden geconfronteerd wanneer een van de bemanningsleden dringende hulp nodig heeft. Enige hoop wordt gegeven door het Russisch-Europese experiment "Mars-500"waarin de bemanning van zes mensen in een gesloten ruimte op aarde met succes 520 dagen "tijdens de vlucht" leefde, waarbij ze met psychologische en medische problemen omging.
Beste ruimte
Financiering vormt de ruggengraat van ruimteprojecten en de overgrote meerderheid van niet-gerealiseerde ruimteprojecten is in dit stadium mislukt. Zelfs volledig geautomatiseerde projecten zoals de Curiosity rover zijn miljarden dollars waard. De vlucht van een man naar Mars wordt soms duurder ingeschat.
Zelfs projecten waarbij mensen niet hoeven na te denken over levensondersteunende systemen, worden vaak geconfronteerd met financieringsproblemen als gevolg van de hoge kosten van technologie. De kosten van de James Webb Orbiting Telescope bedragen bijvoorbeeld al meer dan $ 9 miljard, en het was de bedoeling om deze 10 jaar geleden de ruimte in te lanceren. Als we het hebben over de kosten van bemande missies, dan was het meest opvallende voorbeeld het project van het internationale ruimtestation ISS. Het wordt geschat op $ 150 miljard en is een van de duurste technische constructies ter wereld.
Bovendien is het financieren van één project op zichzelf geen garantie voor het succes ervan. Dergelijke projecten vereisen een goed ontwikkelde wetenschappelijke basis, evenals productiefaciliteiten en infrastructuur die het station kunnen ondersteunen. Alleen al de VS besteden hier jaarlijks $ 3 miljard aan.
Volgens berekeningen van de NASA kunnen de kosten voor het ontwikkelen, voorbereiden en uitvoeren van een missie naar Mars binnen 30 jaar meer dan $ 450 miljard bedragen. Volgens sommige schattingen zullen de totale kosten van het project $ 1.5 biljoen bedragen! Een fantastisch bedrag tegen de achtergrond van het budget van de American Aerospace Agency, dat gemiddeld zo'n 20 miljard dollar per jaar bedraagt. Zelfs het totale volume van de moderne markt voor ruimtevaartdiensten en -technologieën bereikt $ 350 miljard, dus de kosten van een expeditie zijn niet minder een probleem dan ruimtestraling.