50 év elteltével az emberiség visszatér a Holdra, és egy kicsit később előrejelzi a Mars felé tartó repülést. Nem valószínű azonban, hogy a közeljövőben az embereknek szándékukban áll jelentősen elmozdulni a Föld körüli pályáról: sok tényező zavarja ezt.
Az űr nem csak az utolsó, hanem a legveszélyesebb határ is. Ez a lehetséges környezetek legszélsőségesebb, de ezen keresztül vezet az új világok felé vezető út. Eljutásukhoz az embernek új motorokat kell feltalálnia, meg kell tanulnia ellenállnia a sugárzásnak, nem szabad meghalni véletlenszerű karcolásoktól, és nem szabad megőrülnie. Lehetséges?
Házhozszállítás
Az exoplanetekre (a Naprendszeren kívüli űrtestekre) történő utazáskor a modern kutatók - mind az élő, mind az automata - fő problémája nem a vizsgált tárgyak feltárt körülményei, hanem az ilyen vállalkozáshoz szükséges idő. A NASA rámutatott a fő problémákra, amelyek felmerülnek annak miatt, hogy a műszaki eszközök legoptimálisabb fejlesztése esetén az utazás évekig tart.
Manapság a fő motorok kémiai folyamatokon alapulnak: az üzemanyagot és az oxidátort égetik, hogy forró gáz képződjön. A hevítés miatt a kipufogógázok nagy sebességgel áramolnak ki a rakéta fúvókájából, és a rakétát ellentétes irányba tolják. Sajnos az ilyen motorok kevés mozgásteret hagynak az emberek számára, mivel a gázáramlás sebességét az égési hőmérséklet korlátozza. A kémiai meghajtású motorokon a csillagok felé történő elutazás elméletileg is irreális a jelenlegi technológiai szinthez képest. Tehát a földtől legtávolabbi űrhajó, a Voyager-1, amelyet 1977-ben indítottak, 40 év alatt több mint 21 milliárd km-t tettek le. Túlzás nélkül ez egy csillagászati alak, de még ebben a helyzetben is a Voyager-1 eléri az AC +79 3888 csillagot (17 fényév a Naptól), amely felé kb. 62 000 km / h sebességgel repül, csak 40 000 után éves.
A modern űrszonda még nagyobb sebességet képes kifejleszteni. Például a Jupiter mesterséges Juno műholdja kb. 250 000 km / h sebességet képes elérni, míg a nemrégiben elindított Parker Solar Probe 692 000 km / h sebességre gyorsul. De ezekben a projektekben nagy sebességet érnek el többek között a gravitációs manőverek miatt: a szonda áthalad a bolygó közelében, és "magával hordozza", miközben az orbitális sebességre gyorsítja. Ez a rendszerünkön belül kényelmes, de a csillagokhoz való gyors utazáshoz nem elegendő: a Naprendszeren kívül nincsenek tárgyak gravitációs manőverhez. Ezen felül, minél távolabb van egy bolygó egy csillagtól, annál lassabban mozog.
A probléma egyik lehetséges megoldása egy ionmeghajtó. Működésének alapelve az ionizált gázon alapuló sugárhajtómű létrehozása: az elektronok a molekulákból szakadnak, és a kapott töltött ionok egy elektromos mezőben gyorsulnak. Így lehetséges az anyag magasabb áramlási sebessége a fúvókákból, emellett ez a megközelítés energiahatékonyabb (kevesebb üzemanyagot költenek a gyorsításra). Ennek eredményeként az ionmotorok elméletileg lehetővé teszik példátlan sebesség elérését: a kutatók szerint a Mars hét hét helyett mindössze 39 nap alatt elérhető, amelyet összesen az InSight modul, amellyel novemberben a Marsra leszállni kell, a Vörös bolygó felé vezető úton tölti el. Sajnos a meglévő ion tolóerők túl gyengék és csak pályakorrekcióra használhatók.
Promóciós videó:
Oroszországban a "Rosatom" állami társaság kozmetikai célú nukleáris motor projektjével foglalkozik, a részleteket nem tették közzé
Radikálisabb megközelítés, legalábbis a Naprendszer gyarmatosítása érdekében, nukleáris rakétamotorok lehet. A nukleáris forrást egy radioaktív anyag bomlásával hevítik, és melegítik a munkafolyadékot, amely sokkal nagyobb sebességgel tud kifolyni, mint az üzemanyag és az oxidálószer égése egy vegyipari motorban. Ezt a megközelítést az űrkorszak elején, a hidegháború idején próbálták alkalmazni. Ezek használatát azonban eddig két tényező korlátozta. Nem kívánatos nagy mennyiségű radioaktív anyag dobása pályára: ahogyan a gyakorlat azt mutatja, néha visszaeshet. Ezenkívül egy ilyen motor komoly hűtést igényel, és az űrben a hőt csak a sugárzás adhatja ki, amely viszonylag lassan szállítja el az energiát, ami korlátozza a nukleáris motorok teljesítményét. A gyenge nukleáris motorokat könnyebb kicserélni olyan ionmotorokra, amelyek kevésbé veszélyesek a Földre, vagy ismertebb sugárhajtású motorokra, amelyeket kémiai tüzelőanyaggal működtetnek.
A modern anyagok és technológiák felhasználásával a különböző országok most megpróbálnak kidolgozni erősebb nukleáris és ionmotoros modelleket. Lehetséges, hogy több hónapig lehetővé teszik a Saturnába való eljutást (a Cassini misszióhoz ez az út hét évig tartott). Ma például nukleáris motorokat fejlesztnek például az Egyesült Államokban: 2017-ben a NASA és a BWXT Nuclear Energy szerződést írt alá a motor fejlesztésére. Oroszországban a Rosatom állami vállalat részt vesz egy kozmonautika nukleáris motorjának projektjében, a részleteket nem tették közzé.
Veszélyes környezet
Még ha vannak olyan motorok is, amelyek lehetővé teszik a távoli bolygók vagy akár csillagok elérését hónapokban vagy években, egy ilyen hajó legénységének biztonsága továbbra is nyitott kérdés. És a fő veszély nem az idegenek vagy aszteroidák, hanem a sugárzás. Az ionizáló sugárzás károsíthatja a DNS-t, problémákat okozhat szinte az összes testrendszer működésében, és érvénytelenítheti a személyek részvételével a legfinomabb űrtechnikai vállalkozásokat.
Ha a megfizethetőbb lehetőségről (a Marsra való repülésről) beszélünk, akkor a sugárzás az egyik fő probléma, amelyet az űrhajósok szembesülnek. Ha a Földön az embereket a légkör és a bolygó mágneses tere védi, akkor az ISS-en a kozmoszok már tízszer erősebb sugárzásnak vannak kitéve. A vörös bolygóra való repülés a jelenlegi technológiai fejlettséggel körülbelül 7 hónapot vesz igénybe. Ehhez hozzá kell adni a Marson eltöltött időt, amely nem rendelkezik védő mágneses mezővel és sűrű föld légkörével, valamint a hátrányos utat is figyelembe kell venni. Összegezve az összes kockázatot, csak a sugárzási veszély okozhat jegyet a negyedik bolygóra a Napból halálos úton. Ezért példáulA Lockheed Martin által kifejlesztett Orion speciális védett menedékkel lesz felszerelve, ha túlzott a napenergia-aktivitás és a radioaktív részecskék nagy mennyiségben szabadulnak fel. Vegye figyelembe, hogy hasonló megoldást jelenleg alkalmaznak az ISS-en.
Az ókorban a Holdon és a Marson végzett vulkáni tevékenység sok kilométert elhagyhatott az alagutakból, akár 1 km szélességben is.
Ha a bolygók tágulásáról beszélünk, akkor ehhez a tudósok mágneses pajzsok vagy tereprendezés használatát javasolják a jövőben. Van költségvetési lehetőség: az olasz kutatók javaslatot tettek az úgynevezett lávacsövek - a bolygó vastagságú csatornáinak - a láva egyenetlen hűtése során képződött csatornák rendezésére. A világűrből származó sugárzás bennük minimális lesz, mivel a Mars felső rétegei gyengítik. Ebben az esetben a viharok és más fenyegetések a légköri bolygókon szintén nem félnek.
Feltételezzük, hogy a Holdon és a Marson zajló vulkáni tevékenységek óta sok kilométernyi, akár 1 km széles alagút maradhatott, amelyeknek sötétségében az égbolt ember általi gyarmatosítása története megkezdhetõ.
A sugárzás mellett az embernek továbbra is számos problémát kell megoldania: biztosítania kell a folyamatos és megbízható oxigénellátást, meg kell oldania a táplálkozási problémát, meg kell tanulnia hosszú időn keresztül megismerni ugyanazokat az embereket stb. Mondanom sem kell, hogy egy feltételes küldetés során az űrhajósoknak akár a legközelebbi bolygókra is maguknak kell megoldaniuk az orvosi problémákat, például eltávolítaniuk az ízületi gyulladást? Jelenleg mindenki, aki az űrbe megy, számos teszten megy keresztül, ám egyszerűen lehetetlen biztosítani mindent. Mint a kutatók rámutattak, egy hatnapos csapat egy 900 napos Mars-út során szinte elkerülhetetlenül legalább egy esettel szembesül, amikor a legénység egyik tagjának sürgõs segítségre van szüksége. Némi reményt ad az orosz-európai kísérlet "Mars-500"amely során hat ember legénysége a Föld zárt szobájában sikeresen "repülés közben" él 520 napig, megbirkózva pszichológiai és orvosi problémákkal.
Kedves tér
A finanszírozás az űrprojektek gerince, és a nem megvalósult űriprojektek döntő többsége ebben a szakaszban kudarcot vallott. Még a teljesen automatizált projektek, például a Curiosity rover, milliárd dollárt érnek. Az ember repülése a Marsba becslések szerint időnként drágább.
Még azok a projektek, amelyekben nem kell átgondolni az emberek életmentő rendszereit, gyakran a finanszírozási problémákkal néznek szembe a technológia magas költsége miatt. Például a James Webb Keringő Teleszkóp ára már meghaladta a 9 milliárd dollárt, és azt tervezték, hogy 10 évvel ezelőtt az űrbe dobja. Ha a személyzettel ellátott kiküldetés költségeiről beszélünk, akkor a legszembetűnőbb példa a Nemzetközi Űrállomás projektje. A becslések szerint 150 milliárd dollár, és a világ egyik legdrágább műszaki szerkezete.
Sőt, egy projekt önmagában történő finanszírozása nem garantálja a sikerét. Az ilyen projektekhez fejlett tudományos alapra, valamint az állomás támogatására képes termelési létesítményekre és infrastruktúrára van szükség. Az Egyesült Államok önmagában 3 milliárd dollárt költ erre évente.
A NASA számításai szerint a Marsba irányuló misszió kidolgozásának, előkészítésének és végrehajtásának költségei 30 éven belül meghaladhatják a 450 milliárd dollárt, egyes becslések szerint a projekt teljes költsége 1,5 trillió dollár lesz! Fantasztikus összeg az Amerikai Repülési Ügynökség költségvetésének fényében, amelynek éves átlaga körülbelül 20 milliárd dollár. Még a modern űrkutatási szolgáltatások és technológiák teljes piaca eléri a 350 milliárd dollárt, tehát az expedíció költségei nem kevésbé problémák, mint az űrsugárzás.