Nach 50 Jahren plant die Menschheit, zum Mond zurückzukehren, und sagt wenig später einen Flug zum Mars voraus. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass sich Menschen in naher Zukunft wesentlich von der Erdumlaufbahn entfernen werden: Viele Faktoren stören dies.
Der Weltraum ist nicht nur die letzte, sondern auch die gefährlichste Grenze. Dies ist die extremste mögliche Umgebung, aber durch sie liegt der Weg zu neuen Welten. Um zu ihnen zu gelangen, muss eine Person neue Motoren erfinden, lernen, Strahlung zu widerstehen, nicht an einem versehentlichen Kratzer zu sterben und nicht verrückt zu werden. Ist das möglich?
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Wenn sie zu Exoplaneten (Weltraumkörpern außerhalb des Sonnensystems) reisen, wird das Hauptproblem für moderne Forscher - sowohl lebende als auch Automaten - nicht die unerforschten Bedingungen der Untersuchungsobjekte sein, sondern die Zeit, die für ein solches Unternehmen selbst benötigt wird. Die NASA hob die Hauptprobleme hervor, die sich aus der Tatsache ergeben werden, dass die Reise mit der optimalen Entwicklung der technischen Mittel Jahre dauern wird.
Heutzutage basieren die Hauptmotoren auf chemischen Prozessen: Kraftstoff und Oxidationsmittel werden zu heißem Gas verbrannt. Aufgrund der Erwärmung strömen Abgase mit hoher Geschwindigkeit aus der Raketendüse und drücken die Rakete in die entgegengesetzte Richtung. Leider lassen solche Motoren wenig Spielraum für eine Person, da die Gasströmungsrate durch die Verbrennungstemperatur begrenzt ist. Selbst theoretisch ist eine Reise zu den Sternen mit Motoren mit chemischem Antrieb nach dem derzeitigen Stand der Technik unrealistisch. Das von der Erde am weitesten entfernte Raumschiff Voyager-1, das 1977 gestartet wurde, legte in 40 Jahren über 21 Milliarden Kilometer zurück. Dies ist ohne Übertreibung eine astronomische Zahl, aber selbst in diesem Zustand wird die Voyager-1 den Stern AC +79 3888 (17 Lichtjahre von der Sonne entfernt) erreichen, auf den sie erst nach 40.000 mit einer Geschwindigkeit von etwa 62.000 km / h fliegt Jahre alt.
Moderne Raumsonden können noch höhere Geschwindigkeiten entwickeln. Zum Beispiel kann Jupiters künstlicher Satellit Juno etwa 250.000 km / h erreichen, während die kürzlich eingeführte Parker Solar Probe auf 692.000 km / h beschleunigen wird. Bei diesen Projekten wird eine hohe Geschwindigkeit unter anderem durch Gravitationsmanöver erreicht: Die Sonde bewegt sich in der Nähe des Planeten und trägt sie "mit" weg und beschleunigt sie auf ihre Umlaufgeschwindigkeit. Dies ist in unserem System praktisch, reicht jedoch nicht aus, um schnell zu den Sternen zu gelangen: Außerhalb des Sonnensystems befinden sich keine Objekte zur Unterstützung der Schwerkraft. Je weiter ein Planet von einem Stern entfernt ist, desto langsamer bewegt er sich.
Eine mögliche Lösung für das Problem ist ein Ionenantrieb. Das Prinzip seiner Funktionsweise basiert auf der Erzeugung eines Strahlschubs auf der Basis von ionisiertem Gas: Elektronen werden aus Molekülen herausgerissen und die resultierenden geladenen Ionen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt. Somit ist es möglich, höhere Durchflussraten des Stoffes aus den Düsen zu erzielen, außerdem ist dieser Ansatz energieeffizienter (weniger Kraftstoff wird für die Beschleunigung verbraucht). Ionenmotoren ermöglichen es theoretisch, beispiellose Geschwindigkeiten zu erreichen: Laut Forschern kann der Mars in nur 39 Tagen statt in sieben Monaten erreicht werden, die das InSight-Modul, das im November auf dem Mars landen soll, insgesamt für den Weg zum Roten Planeten aufwenden wird. Leider sind die vorhandenen Ionentriebwerke zu schwach und können nur zur Umlaufbahnkorrektur verwendet werden.
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In Russland ist die staatliche Körperschaft "Rosatom" am Projekt eines Kernmotors für die Kosmonautik beteiligt, Einzelheiten wurden nicht bekannt gegeben
Ein radikalerer Ansatz, zumindest für die Kolonisierung des Sonnensystems, können Atomraketenmotoren sein. Eine Kernquelle wird durch den Zerfall einer radioaktiven Substanz erwärmt, wodurch das Arbeitsfluid erwärmt wird, das mit einer viel höheren Geschwindigkeit abfließen kann als die, die bei der Verbrennung von Brennstoff und Oxidationsmittel in einem chemischen Motor entsteht. Sie versuchten diesen Ansatz zu Beginn des Weltraumzeitalters während des Kalten Krieges anzuwenden. Bisher wird ihre Verwendung jedoch durch zwei Faktoren eingeschränkt. Es ist unerwünscht, eine große Menge radioaktiver Substanzen in den Orbit zu werfen: Wie die Praxis zeigt, kann sie manchmal zurückfallen. Darüber hinaus erfordert ein solcher Motor eine ernsthafte Kühlung, und im Weltraum kann Wärme nur durch Strahlung abgegeben werden, die Energie relativ langsam abführt, was die Leistung von Kernmotoren begrenzt. Schwache Kerntriebwerke lassen sich leichter durch weniger gefährliche Erdtriebwerke oder bekanntere Triebwerke ersetzen, die mit chemischem Kraftstoff betrieben werden.
Mit modernen Materialien und Technologien versuchen verschiedene Länder nun, leistungsfähigere Modelle von Kern- und Ionenmotoren zu entwickeln. Möglicherweise werden sie mehrere Monate Zeit haben, um zum Saturn zu gelangen (für die Cassini-Mission dauerte dieser Weg sieben Jahre). Heute werden beispielsweise in den USA Kernmotoren entwickelt: 2017 haben die NASA und BWXT Nuclear Energy einen Vertrag zur Entwicklung des Motors unterzeichnet. In Russland ist das staatliche Unternehmen Rosatom am Projekt eines Kernmotors für die Kosmonautik beteiligt, Einzelheiten wurden nicht bekannt gegeben.
Gefährliche Umgebung
Selbst bei Vorhandensein von Triebwerken, mit denen entfernte Planeten oder sogar Sterne in wenigen Monaten oder Jahren erreicht werden können, bleibt die Frage nach der Sicherheit der Besatzung eines solchen Schiffes offen. Und die Hauptbedrohung werden nicht Außerirdische oder Asteroiden sein, sondern Strahlung. Ionisierende Strahlung kann die DNA schädigen, Probleme beim Betrieb fast aller Körpersysteme verursachen und jedes selbst das nachdenklichste Weltraumunternehmen, an dem eine Person beteiligt ist, zunichte machen.
Wenn wir heute über die günstigere Option sprechen (Flug zum Mars), dann wird die Strahlung zu einem der Hauptprobleme, mit denen Astronauten konfrontiert werden. Wenn auf der Erde eine Person durch die Atmosphäre und das Magnetfeld des Planeten geschützt ist, sind Kosmonauten bereits auf der ISS zehnmal stärkerer Strahlung ausgesetzt. Der Flug zum Roten Planeten mit dem aktuellen Stand der technologischen Entwicklung wird etwa 7 Monate dauern. Hinzu kommt die Zeit auf dem Mars, der kein schützendes Magnetfeld und keine dichte Erdatmosphäre aufweist, sowie der Rückweg. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass nur eine Strahlungsbedrohung ein Ticket für den vierten Planeten von der Sonne aus tödlich machen kann. Daher zum BeispielDer von Lockheed Martin entwickelte Orion wird bei übermäßiger Sonnenaktivität und starker Freisetzung radioaktiver Partikel mit einem speziellen Schutz ausgestattet. Beachten Sie, dass derzeit auf der ISS eine ähnliche Lösung verwendet wird.
Seit der Antike hätte die vulkanische Aktivität auf dem Mond und dem Mars viele Kilometer Tunnel mit einer Breite von bis zu 1 km hinterlassen können.
Wenn wir über die Expansion des Planeten sprechen, schlagen Wissenschaftler vor, in Zukunft magnetische Abschirmungen oder Terraforming zu verwenden. Es gibt eine Budgetoption: Italienische Forscher schlugen ein Konzept für die Besiedlung der sogenannten Lavaröhren vor - Kanäle in der Dicke des Planeten, die während der ungleichmäßigen Abkühlung der Lava entstehen. Die Strahlung aus dem Weltraum in ihnen wird minimal sein, da sie durch die oberen Schichten des Mars geschwächt wird. In diesem Fall haben auch Stürme und andere Bedrohungen auf Planeten mit Atmosphäre keine Angst.
Es wird angenommen, dass seit der Antike vulkanischer Aktivität auf dem Mond und dem Mars viele Kilometer Tunnel mit einer Breite von bis zu 1 km verbleiben könnten, in deren Dunkelheit die Geschichte der Kolonisierung von Himmelskörpern durch den Menschen durchaus beginnen könnte.
Neben der Bestrahlung muss eine Person noch viele Probleme lösen: um eine unterbrechungsfreie und zuverlässige Sauerstoffversorgung zu gewährleisten, um das Problem der Ernährung zu lösen, um zu lernen, lange Zeit mit denselben Menschen auszukommen usw. Unnötig zu erwähnen, dass dies während einer bedingten Mission der Fall ist Selbst zu den nächstgelegenen Planeten müssen Astronauten medizinische Probleme selbst lösen, zum Beispiel um Blinddarmentzündung zu beseitigen? Im Moment wird jeder, der ins All geht, zahlreichen Tests unterzogen, aber es ist einfach unmöglich, sich gegen alles zu versichern. Wie die Forscher betonten, wird ein sechsköpfiges Team während einer 900-tägigen Reise zum Mars fast zwangsläufig mindestens einem Fall gegenüberstehen, in dem eines der Besatzungsmitglieder dringend Hilfe benötigt. Einige Hoffnung gibt das russisch-europäische Experiment "Mars-500"Während dieser Zeit lebte die Besatzung von sechs Personen in einem geschlossenen Raum auf der Erde 520 Tage lang erfolgreich "im Flug" und bewältigte psychische und medizinische Probleme.
Lieber Raum
Die Finanzierung ist das Rückgrat von Weltraumprojekten, und die überwiegende Mehrheit der nicht realisierten Weltraumprojekte ist zu diesem Zeitpunkt gescheitert. Selbst vollautomatisierte Projekte wie der Curiosity Rover sind Milliarden von Dollar wert. Der Flug eines Mannes zum Mars wird zeitweise teurer eingeschätzt.
Selbst Projekte, bei denen es nicht erforderlich ist, über lebenserhaltende Systeme für Menschen nachzudenken, sind aufgrund der hohen Technologiekosten häufig mit Finanzierungsproblemen konfrontiert. Zum Beispiel haben die Kosten für das James Webb Orbiting Telescope bereits 9 Milliarden US-Dollar überschritten, und es war geplant, es vor 10 Jahren ins All zu bringen. Wenn wir über die Kosten bemannter Missionen sprechen, war das auffälligste Beispiel das Projekt der Internationalen Raumstation. Es wird auf 150 Milliarden US-Dollar geschätzt und ist eine der teuersten technischen Strukturen der Welt.
Darüber hinaus sichert die Finanzierung eines Projekts allein nicht den Erfolg. Solche Projekte erfordern eine gut entwickelte wissenschaftliche Basis sowie Produktionsanlagen und Infrastrukturen, die die Station unterstützen können. Allein die USA geben dafür jährlich 3 Milliarden US-Dollar aus.
Nach Berechnungen der NASA können die Kosten für die Entwicklung, Vorbereitung und Durchführung einer Mission zum Mars innerhalb von 30 Jahren 450 Milliarden US-Dollar übersteigen. Schätzungen zufolge werden die Gesamtkosten des Projekts 1,5 Billionen US-Dollar betragen! Ein fantastischer Betrag vor dem Hintergrund des Budgets der American Aerospace Agency, das durchschnittlich 20 Milliarden US-Dollar pro Jahr beträgt. Selbst das gesamte Volumen des modernen Marktes für Raumfahrtdienste und -technologien erreicht 350 Milliarden US-Dollar. Die Kosten einer Expedition sind also nicht weniger ein Problem als die Strahlung des Weltraums.
