Po 50 rokoch sa ľudstvo plánuje vrátiť na Mesiac a o niečo neskôr predpovedá let na Mars. Je však nepravdepodobné, že ľudia v blízkej budúcnosti sú predurčení, aby sa výrazne vzdialili od zemskej obežnej dráhy: je to v rozpore s mnohými faktormi.
Priestor nie je len poslednou, ale aj najnebezpečnejšou hranicou. Toto je najextrémnejšie možné prostredie, ale práve tým leží cesta do nových svetov. Aby sa k nim niekto dostal, bude musieť vymyslieť nové motory, naučiť sa odolávať žiareniu, nezomrieť náhodným poškriabaním a nezblázniť sa. Je to možné?
S dodávkou do domu
Pri cestách do exoplanet (vesmírnych telies mimo slnečnej sústavy) nebudú hlavnými problémami moderných vedcov - živých aj automatov - nepreskúmané podmienky študijných predmetov, ale čas potrebný na takýto podnik. NASA zdôraznila hlavné problémy, ktoré sa objavia v dôsledku skutočnosti, že pri najoptimálnejšom vývoji technických prostriedkov bude cesta trvať roky.
V súčasnosti sú hlavné motory založené na chemických procesoch: palivo a oxidačné činidlo sa spaľuje na horúci plyn. Z dôvodu zahrievania prúdia výfukové plyny vysokou rýchlosťou z dýzy rakety, pričom raketu tlačia opačným smerom. Bohužiaľ, také motory nechávajú malý manévrovací priestor pre osobu, pretože rýchlosť toku plynu je obmedzená teplotou spaľovania. Dokonca aj teoreticky je výlet k hviezdam u motorov s chemickým pohonom nerealistický so súčasnou úrovňou technológie. Kozmická loď, najvzdialenejšia od Zeme, Voyager-1, ktorá bola spustená v roku 1977, tak za 40 rokov prekonala 21 miliárd km. Toto je bez nadsadenia astronomická postava, ale aj v tomto stave dosiahne Voyager-1 hviezdu AC +79 3888 (17 svetelných rokov od Slnka), ku ktorej letí rýchlosťou asi 62 000 km / h, až po 40 000 rokov starý.
Moderné vesmírne sondy sú schopné vyvinúť ešte vyššie rýchlosti. Napríklad umelý satelit Jupiter Juno je schopný dosiahnuť okolo 250 000 km / h, zatiaľ čo nedávno spustená slnečná sonda Parker sa zrýchli na 692 000 km / h. V týchto projektoch sa však vysoká rýchlosť dosiahne, okrem iného, aj vďaka gravitačným manévrom: sonda prechádza blízko planéty a odvádza ju „s ňou“, čím ju zrýchľuje na svoju orbitálnu rýchlosť. Je to výhodné v našom systéme, ale nestačí to na rýchle cestovanie k hviezdam: mimo slnečnej sústavy nebudú žiadne objekty na gravitačné manévrovanie. Navyše, čím ďalej planéta je od hviezdy, tým pomalšie sa pohybuje.
Jedným z možných riešení problému je iónová jednotka. Princíp jeho činnosti je založený na vytvorení prúdového ťahu založeného na ionizovanom plyne: elektróny sa odtrhávajú od molekúl a výsledné nabité ióny sa v elektrickom poli urýchľujú. Takto je možné dosiahnuť vyššie prietoky látky z dýz, navyše je tento prístup energeticky účinnejší (menej energie sa spotrebuje na zrýchlenie). Výsledkom je, že iónové motory teoreticky umožňujú dosiahnuť bezprecedentné rýchlosti: podľa vedcov sa Mars dá dosiahnuť iba za 39 dní namiesto siedmich mesiacov, ktoré celkom strávi na ceste k Červenej planéte modul InSight, ktorý bude pristávať na Marse v novembri tohto roku. Bohužiaľ, existujúce iónové pohony sú príliš slabé a môžu sa použiť iba na korekciu obežnej dráhy.
Propagačné video:
V Rusku sa štátna spoločnosť Rosatom zaoberá projektom jadrového motora pre kozmonautiku, podrobnosti neboli zverejnené.
Radikálnejším prístupom, aspoň pri kolonizácii slnečnej sústavy, môžu byť jadrové raketové motory. Jadrový zdroj je zahrievaný rozpadom rádioaktívnej látky a zahrieva pracovnú tekutinu, ktorá môže vytekať oveľa vyššou rýchlosťou, ako je rýchlosť spôsobená spaľovaním paliva a oxidačného činidla v chemickom motore. Tento prístup sa pokúsili uplatniť na začiatku kozmického veku, počas studenej vojny. Až doteraz je však ich použitie obmedzené dvoma faktormi. Je nežiaduce hádzať veľké množstvo rádioaktívnych látok na obežnú dráhu: ako ukazuje prax, niekedy môže ustúpiť. Okrem toho si takýto motor vyžaduje vážne chladenie a teplo v miestnosti sa môže uvoľňovať iba žiarením, ktoré odvádza energiu pomerne pomaly, čo obmedzuje výkon jadrových motorov. Na druhej strane slabé jadrové motory sa ľahšie nahradia iónovými motormi, ktoré sú menej nebezpečné pre Zem alebo známymi prúdovými motormi poháňanými chemickým palivom.
S využitím moderných materiálov a technológií sa rôzne krajiny teraz snažia vyvinúť výkonnejšie modely jadrových a iónových motorov. Potenciálne im umožní niekoľko mesiacov sa dostať do Saturn (pre misiu Cassini táto cesta trvala sedem rokov). V súčasnosti sa jadrové motory vyvíjajú napríklad v Spojených štátoch: v roku 2017 podpísali NASA a BWXT Nuclear Energy zmluvu na vývoj motora. V Rusku sa štátna spoločnosť Rosatom zapája do projektu jadrového motora pre kozmonautiku, podrobnosti neboli zverejnené.
Nebezpečné prostredie
Aj za prítomnosti motorov, ktoré umožňujú dosiahnuť vzdialené planéty alebo hviezdy v priebehu niekoľkých mesiacov alebo rokov, zostáva otázka bezpečnosti posádky takejto lode otvorená. A hlavnou hrozbou nebudú cudzinci alebo asteroidy, ale žiarenie. Ionizujúce žiarenie môže poškodiť DNA, spôsobiť problémy pri prevádzke takmer všetkých telesných systémov a anulovať akýkoľvek, dokonca aj najmiernejší, vesmírny podnik, ktorý sa týka osoby.
Ak dnes hovoríme o dostupnejšej možnosti (let na Mars), stáva sa jedným z hlavných problémov, ktorým budú astronauti čeliť, žiarenie. Ak je človek na Zemi chránený atmosférou a magnetickým poľom planéty, sú kozmonauti už na ISS vystavení desaťkrát silnejšiemu žiareniu. Let na Červenú planétu so súčasnou úrovňou technologického rozvoja bude trvať asi 7 mesiacov. K tomu je potrebné pripočítať čas strávený na Marse, ktorý nemá ochranné magnetické pole a hustú zemskú atmosféru, ako aj cestu späť. Ak zhrnieme všetky riziká, iba radiačná hrozba môže urobiť smrtiaci lístok na štvrtú planétu od Slnka. Preto napríkladOrion, ktorý vyvinul Lockheed Martin, bude vybavený špeciálnym chráneným krytom pre prípad nadmernej slnečnej aktivity a veľkého úniku rádioaktívnych častíc. Všimnite si, že podobné riešenie sa v súčasnosti používa na ISS.
Od dávnych čias mohli sopečné činnosti na Mesiaci a na Marse zanechať mnoho kilometrov tunelov až do šírky 1 km.
Ak hovoríme o expanzii planéty, potom vedci navrhnú v budúcnosti použitie magnetických štítov alebo terraformov. Existuje možnosť rozpočtu: Talianski vedci navrhli koncepciu osídlenia tzv. Lávových trubíc - kanálov v hrúbke planéty, ktoré sa vytvorili pri nerovnomernom ochladzovaní lávy. Žiarenie z vonkajšieho priestoru v nich bude minimálne, pretože bude oslabené hornými vrstvami Marsu. V tomto prípade sa búrky a iné hrozby na planétach s atmosférou neboja.
Predpokladá sa, že od staroveku sopečnej činnosti na Mesiaci a na Marse mohlo zostať veľa kilometrov tunelov až do šírky 1 km, v tme, v ktorej by sa mohla začať história ľudskej kolonizácie nebeských telies.
Okrem žiarenia musí človek ešte vyriešiť mnoho problémov: zabezpečiť nepretržitý a spoľahlivý prísun kyslíka, vyriešiť problém výživy, naučiť sa dlhodobo spolu s rovnakými ľuďmi, atď. Netreba dodávať, že počas podmienečného poslania dokonca aj na najbližšie planéty budú musieť astronauti riešiť svoje zdravotné problémy sami, napríklad odstránenie apendicitíd? V súčasnosti prechádzajú všetci do vesmíru početnými testami, ale je jednoducho nemožné poistiť sa proti všetkému. Ako vedci zdôraznili, šesťčlenný tím počas 900-dňovej plavby na Mars bude takmer nevyhnutne čeliť najmenej jednému prípadu, keď jeden z členov posádky potrebuje okamžitú pomoc. Rusko-európsky experiment Mars-500 dáva nádejpočas ktorého posádka šiestich ľudí v uzavretej miestnosti na Zemi úspešne žila 520 rokov „v lete“, a zvládala psychologické a zdravotné problémy.
Vážený priestor
Financovanie je chrbtovou kosťou vesmírnych projektov a veľká väčšina nerealizovaných vesmírnych projektov v tejto fáze zlyhala. Dokonca aj plne automatizované projekty, ako je rovesník zvedavosti, stoja za miliardy dolárov. Odlet človeka na Mars sa odhaduje občas drahšie.
Dokonca aj projekty, v ktorých nie je potrebné premýšľať o systémoch podpory života ľudí, často čelia problémom s financovaním z dôvodu vysokých nákladov na technológiu. Napríklad náklady na orbiting Telescope James Webb už prekročili 9 miliárd dolárov a pred 10 rokmi sa plánovalo ich spustenie do vesmíru. Ak hovoríme o nákladoch na misie s posádkou, najvýraznejším príkladom bol projekt Medzinárodnej vesmírnej stanice. Odhaduje sa na 150 miliárd dolárov a je jednou z najdrahších inžinierskych štruktúr na svete.
Samotné financovanie jedného projektu nezaručuje jeho úspech. Takéto projekty si vyžadujú dobre rozvinutú vedeckú základňu, ako aj výrobné zariadenia a infraštruktúru schopnú túto stanicu podporovať. Len USA investujú ročne 3 miliardy dolárov.
Podľa výpočtov agentúry NASA môžu náklady na vývoj, prípravu a implementáciu misie na Mars do 30 rokov prekročiť 450 miliárd dolárov. Podľa niektorých odhadov budú celkové náklady projektu 1,5 bilióna dolárov! Fantastická suma na pozadí rozpočtu Americkej agentúry pre letectvo, ktorá predstavuje v priemere približne 20 miliárd dolárov ročne. Dokonca aj celý objem moderného trhu s kozmickými službami a technológiami dosahuje 350 miliárd dolárov, takže náklady na expedíciu nie sú o nič menej problémom ako vesmírne žiarenie.