Nudny krajobraz marsjańskiej pustyni
Nie mogę namalować zimnego wschodu słońca
W rozrzedzonym powietrzu jasne cienie
Położyliśmy się na odległym teraz pojeździe terenowym.
Wielka Odyseja Kosmiczna XX wieku zamieniła się w okrutną farsę - serię niezdarnych prób ucieczki ze swojej „kołyski”, a przed człowiekiem otworzyła się czarna otchłań martwej przestrzeni. Droga do Gwiazd była krótką ślepą uliczką.
Ponura sytuacja w kosmonautyce ma kilka prostych wyjaśnień:
Po pierwsze, rakiety na paliwo chemiczne osiągnęły swój limit. Ich możliwości wystarczyły, by dotrzeć do najbliższych ciał niebieskich, ale do pełnej eksploracji Układu Słonecznego potrzeba więcej. Coraz popularniejsze silniki jonowe również nie są w stanie rozwiązać problemu pokonywania kolosalnych odległości kosmicznych. Siła ciągu supersilników jonowych nie przekracza kilku ułamków jednego Newtona, a loty międzyplanetarne trwają przez wiele lat.
Uwaga - mówimy tylko o badaniu Kosmosu! W warunkach, gdy ładunek wynosi tylko 1% masy startowej rakiety i systemu kosmicznego, nie ma sensu mówić o jakimkolwiek przemysłowym rozwoju ciał niebieskich.
Szczególnie rozczarowująca była załogowa eksploracja kosmosu – wbrew śmiałym hipotezom pisarzy science fiction z połowy XX wieku Kosmos okazał się lodowatym, wrogim środowiskiem, w którym nikt nie jest zadowolony z organicznych form życia. Warunki na powierzchni Marsa - jedynego z "porządnych" ciał niebieskich pod tym względem mogą wywołać szok: atmosfera, która w 95% składa się z dwutlenku węgla, i ciśnienie na powierzchni, równoważne ciśnieniu Ziemi. atmosfera na wysokości 40 kilometrów. To jest koniec.
Warunki na powierzchni innych badanych planet i satelitów planet olbrzymów są jeszcze gorsze - temperatury od - 200 do + 500 ° C, agresywny skład atmosfery, monstrualne ciśnienia, zbyt niska lub odwrotnie zbyt silna grawitacja, potężna tektonika i wulkany działalność …
Międzyplanetarna stacja Galileo, po okrążeniu Jowisza, otrzymała dawkę promieniowania odpowiadającą 25 dawkom śmiertelnym dla ludzi. Z tego samego powodu orbity przyziemne na wysokościach powyżej 500 km są praktycznie zamknięte dla lotów załogowych. Powyżej zaczynają się pasy radiacyjne, w których długotrwałe przebywanie jest niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego.
Tam, gdzie najtrwalszy z mechanizmów prawie nie istnieje, kruche ludzkie ciało nie ma nic do roboty.
Ale Kosmos kusi marzeniem o odległych światach, a człowiek nie jest przyzwyczajony do poddawania się w obliczu trudności - chwilowe opóźnienie w drodze do gwiazd zapowiada się krótko. Przed nami tytaniczna praca nad badaniem i rozwojem najbliższych ciał niebieskich – Księżyca, Marsa, gdzie nie można obejść się bez załogowej astronautyki.
Odkrywcy Marsa
Zapytacie pewnie – po co to całe kosmiczne „zamieszanie”? Jest dość oczywiste, że te wyprawy nie przyniosą żadnych praktycznych korzyści, śmiałe fantazje o wydobyciu na asteroidach czy wydobyciu Helu-3 na Księżycu wciąż pozostają na poziomie śmiałych założeń. Co więcej, z punktu widzenia ziemskiej gospodarki i przemysłu nie ma takiej potrzeby i prawdopodobnie nie nastąpi to szybko.
Wtedy - po co? Odpowiedź jest prosta - być może takie jest przeznaczenie człowieka. Stworzyć technikę o niesamowitym pięknie i złożoności, a przy jej pomocy odkrywać, opanowywać, zmieniać otaczającą przestrzeń.
Nikt na tym nie poprzestanie. Teraz głównym celem jest prawidłowe dobranie priorytetów do dalszej pracy. Potrzebujemy nowych śmiałych pomysłów i błyskotliwych, ambitnych projektów. Jakie będą nasze kolejne kroki w kierunku gwiazd?
1 czerwca 2009 roku z inicjatywy NASA tzw. Komisja Augustyna (od nazwiska jej szefa – byłego dyrektora Lokheed Martina Normana Augustine’a) – specjalnej komisji ds. amerykańskiej załogowej eksploracji kosmosu, której zadaniem było wypracowanie dalszych rozwiązań na drodze penetracji człowieka w kosmos.
Jankesi dokładnie badali stan przemysłu rakietowego i kosmicznego, analizowali informacje o międzyplanetarnych wyprawach za pomocą automatycznych sond, brali pod uwagę warunki na powierzchni najbliższych ciał niebieskich i skrupulatnie „badali w świetle” każdy wydany z budżetu grosz.
Jesienią 2009 roku Komisja Augustyńska przedstawiła szczegółowy raport z wykonanej pracy i wyciągnęła szereg prostych, ale jednocześnie całkowicie pomysłowych wniosków:
1. Oczekiwany w najbliższej przyszłości załogowy lot na Marsa to blef.
Pomimo popularności projektów związanych z lądowaniem człowieka na Czerwonej Planecie, wszystkie te plany to nic innego jak science fiction. Lot człowieka na Marsa w nowoczesnych warunkach przypomina bieg na „stumetrowy” wyścig ze złamanymi nogami.
Mars przyciąga badaczy odpowiednimi warunkami klimatycznymi – przynajmniej nie ma tu temperatur spalania, a niskie ciśnienie atmosferyczne można zrekompensować „zwykłym” skafandrem kosmicznym. Planeta ma normalną wielkość, grawitację i rozsądną odległość od Słońca. Tutaj znaleziono ślady obecności wody - formalnie są wszelkie warunki do udanego lądowania i pracy na powierzchni Czerwonej Planety.
Jednak jeśli chodzi o lądujące statki kosmiczne, Mars jest prawdopodobnie najgorszą opcją ze wszystkich badanych obiektów niebieskich!
Chodzi o podstępną powłokę gazową otaczającą planetę. Atmosfera Marsa jest zbyt rozrzedzona - do tego stopnia, że tradycyjne zejście na spadochronie jest tutaj niemożliwe. Jednocześnie jest wystarczająco gęsty, aby spalić lądownik, nieumyślnie „wyskakując” w kierunku powierzchni z kosmiczną prędkością.
Lądowanie na powierzchni Marsa na hamujących silnikach to niezwykle trudne i kosztowne przedsięwzięcie. Przez długi czas urządzenie "wisi" na silnikach odrzutowych w polu grawitacyjnym Marsa - nie można w pełni polegać na "powietrzu" za pomocą spadochronu. Wszystko to prowadzi do potwornego marnotrawstwa paliwa.
Z tego powodu stosowane są nietypowe schematy - na przykład automatyczna sonda międzyplanetarna „Pathfinder” wylądowała za pomocą dwóch zestawów silników hamulcowych, przedniego ekranu hamulcowego (izolującego cieplnie), spadochronu i nadmuchiwanej „poduszki powietrznej” - rozbijając się o czerwony piasek z prędkością 100 km/h, stacja kilkakrotnie odbijała się jak piłka od powierzchni, aż do całkowitego zatrzymania. Oczywiście taki schemat jest całkowicie nie do zastosowania podczas lądowania ekspedycji załogowej.
Ciekawość usiadła nie mniej cudownie w 2012 roku.
Łazik marsjański o masie 899 kg (masa na Marsie 340 kg) stał się najcięższym z pojazdów naziemnych dostarczonych na powierzchnię Marsa. Wydawałoby się, że tylko 899 kg - jakie problemy mogą tu powstać? Dla porównania, pojazd do opadania statku kosmicznego Wostok miał masę 2,5 tony (masa całego statku, na którym latał Jurij Gagarin, wynosiła 4,7 tony).
Schemat lądowania Mars Science Laboratory (MSL), lepiej znanego jako łazik Curiosity
A jednak problemy okazały się ogromne - aby uniknąć uszkodzenia konstrukcji i wyposażenia łazika Curiosity, musieli użyć oryginalnego schematu, znanego jako „podniebny żuraw”. Krótko mówiąc, cały proces wyglądał tak: po intensywnym spowolnieniu w atmosferze planety platforma z przyczepionym do niej łazikiem unosiła się 7,5 metra nad powierzchnią Marsa. Za pomocą trzech kabli Curiosity został delikatnie opuszczony na powierzchnię planety - po otrzymaniu potwierdzenia, że jego koła dotknęły ziemi, łazik przeciął kable i kable elektryczne ładunkami pirotechnicznymi, a wisząca nad nim platforma trakcyjna odleciała z boku, wykonując twarde lądowanie 650 metrów od łazika.
A to tylko 899 kilogramów ładowności! Aż strach wyobrazić sobie, jakie trudności pojawią się podczas lądowania na Marsie 100-tonowego statku z kilkoma astronautami na pokładzie.
Wszystkie powyższe problemy zostały zamienione na dodatkowe setki ton „marsjańskiego statku”. Według najbardziej ostrożnych szacunków masa etapu odlotu na niskiej orbicie okołoziemskiej wyniesie co najmniej 300 ton (mniej optymistyczne szacunki dają wynik nawet 1500 ton)! Po raz kolejny potrzebne będą superciężkie pojazdy nośne, których wymiary wielokrotnie przekroczą księżycowy Satrun-V i N-1 o ładowności 130 … 140 ton.
Nawet przy zastosowaniu metody sekcyjnego montażu „marsjańskiego statku kosmicznego” z mniejszych bloków i zastosowaniu schematu dwóch statków – głównego (załogowego) i automatycznego modułu transportowego wraz z ich późniejszym dokowaniem na orbicie marsjańskiej, liczba nierozwiązanych problemów technicznych przekracza wszystkie rozsądne granice.
W tej sytuacji wysłanie osoby na Marsa jest jak próba rozwiązania Wielkiego Twierdzenia Fermata bez posiadania najprostszej wiedzy z algebry.
Po co więc męczyć się niemożliwymi do zrealizowania złudzeniami? Czy nie łatwiej rozpocząć naukę „chodzenia bez kul” i zdobyć niezbędne doświadczenie, rozwiązując nieco prostsze, ale nie mniej czarujące zadania?
Brytyjscy naukowcy odkryli, że asteroida Apophis nie jest niebezpieczna dla Ziemi
Komisja Augustyna opracowała plan zwany Elastyczną Ścieżką, fabułę godną hollywoodzkiego planu filmowego. Znaczenie tej teorii jest proste – nauczyć się wykonywać długie loty międzyplanetarne, szkoląc się na… astroroidach.
Asteroida Itokawa w porównaniu z Międzynarodową Stacją Kosmiczną
Wędrujące fragmenty kamieni nie mają żadnej wyczuwalnej atmosfery, a ich niska grawitacja upodabnia proces „dokowania” do dokowania wahadłowca z ISS – zwłaszcza, że ludzkość ma już doświadczenie „bliskich kontaktów” z małymi ciałami niebieskimi.
Nie chodzi o „meteoryt czelabiński” – w listopadzie 2005 roku japońska sonda Hayabusa (Sapsan) wykonała dwa lądowania z wlotem pyłu na powierzchni 300-metrowej asteroidy (25143) Itokawa. Nie wszystko poszło gładko: rozbłysk uszkodził panele słoneczne, zimno kosmiczne unieruchomiło dwa z trzech żyroskopów sondy, minirobot Minerva zgubił się podczas lądowania, w końcu urządzenie zderzyło się z asteroidą, uszkodziło silnik i straciło orientację. Po kilku latach Japończykom udało się jeszcze odzyskać kontrolę nad sondą i ponownie uruchomić silnik jonowy – w czerwcu 2010 roku na Ziemię w końcu dostarczono kapsułę z cząsteczkami asteroidy.
Loty na asteroidy mogą dać kilka przydatnych wyników naraz:
Niektóre szczegóły dotyczące powstawania i historii Układu Słonecznego staną się jasne, co samo w sobie jest bardzo interesujące.
Po drugie, jest to klucz do rozwiązania zastosowanego problemu zapobiegania „zagrożeniu meteorytem” - wszystkie szczegóły w scenariuszu do hollywoodzkiego hitu „Armageddon”. Ale w rzeczywistości sprawy mogą przybrać jeszcze ciekawszy obrót:
Pierwszy dzień. Ogromna asteroida zbliża się do Ziemi. Grupa odważnych wiertaczy
poszedł do niego, aby zainstalować ładunek jądrowy.
Drugi dzień. Do Ziemi zbliża się gigantyczna asteroida z ładunkiem jądrowym.
Po trzecie, eksploracja geologiczna. Asteroidy cieszą się dużym zainteresowaniem jako źródła minerałów (ogromne zasoby rudy, niska grawitacja i niska wartość drugiej prędkości kosmicznej - transport surowców na Ziemię jest uproszczony). To jest na przyszłość.
Wreszcie, takie misje zapewnią nieocenione doświadczenie w załogowych lotach międzyplanetarnych.
NASA proponuje punkty Lagrange'a w układzie Ziemia-Słońce (obszary, w których ciało o znikomej masie może pozostać nieruchome w wirującym układzie odniesienia powiązanym z dwoma masywnymi ciałami) jako cele o najwyższym priorytecie. Z punktu widzenia mechaniki nieba latanie w te rejony jest jeszcze łatwiejsze niż lot na Księżyc, pomimo znacznie większej odległości od Ziemi.
Kolejne cele to asteroidy bliskie Ziemi z grup Aton, Apollo itp. - między orbitami Ziemi i Marsa. Dalej jest nasze najbliższe ciało niebieskie – Księżyc. Następnie pojawiają się propozycje wysłania nieprzerwanej ekspedycji na Marsa - przelot i badanie planety z orbity, a następnie lądowanie na marsjańskim satelicie Fobos. I dopiero wtedy - Mars!
Nowe śmiałe wyprawy będą wymagały stworzenia nowych środków technicznych - już teraz Jankesi energicznie pracują nad projektem wielozadaniowego załogowego statku kosmicznego „Orion”.
Pierwszy testowy start planowany jest na 2014 rok, sonda ma zostać wystrzelona w odległości 6000 km od Ziemi - 15 razy dalej niż znajduje się orbita ISS. Do 2017 roku planowane jest przygotowanie dla Oriona superciężkiego pojazdu nośnego SLS, zdolnego wynieść na orbitę referencyjną do 70 ton ładunku (w przyszłości do 130 ton). Oczekuje się, że system rakietowo-kosmiczny Orion + SLS osiągnie pełną gotowość do 2021 roku - od tego momentu załogowe wyprawy poza orbitę ziemską staną się możliwe.
„Orion” na orycie Księżyca przedstawiony przez artystę
Wszystko, co nowe, jest dobrze zapomniane. Wnioski Komisji Augustyńskiej były dobrze znane krajowym specjalistom - to nie przypadek, że po zapoznaniu się z podstępną atmosferą Marsa sowiecki program kosmiczny szybko przestawił się na badanie Fobosa (nieudane starty Fobosa-1 i 2, 1988) - w końcu lądowanie na satelicie jest znacznie łatwiejsze niż na powierzchni Czerwonej Planety. Jednocześnie Fobos pod względem geologii cieszy się niemal większym zainteresowaniem niż sam Mars. Odrażający Phobos-Grunt i obiecujący Phobos-Grunt-2 to ogniwa w tym samym łańcuchu.
Obecnie rosyjscy naukowcy są również skłonni wierzyć, że warto badać małe ciała niebieskie. Nie ma jeszcze mowy o ekspedycjach załogowych, Roskosmos pracuje nad możliwością wysłania automatycznych sond na Księżyc (Luna-Glob, Luna-Resource, następny planowany start to 2015), a także nad wdrożeniem fantastycznego Laplace-P wyprawa. W tym drugim przypadku planowane jest wylądowanie sondy na powierzchni Ganimedesa, jednego z lodowych satelitów Jowisza.
Wiadomość o planowanym wysłaniu rosyjskiej sondy na zewnętrzne planety Układu Słonecznego wywołała wybuch żrących żartów w stylu „Fobos-Grunt”, „Jowisz to idealny cel, kolejne 5 miliardów zginie na zawsze w głębinach przestrzeni" "Opcja" Laplace-Popovkin "…
Jednak pomimo całej pozornej złożoności i niejednoznaczności nadchodzącej misji lądowanie automatycznej stacji na powierzchni Ganimedesa będzie niewiele trudniejsze niż na powierzchni Marsa.
Oczywiście załogowe loty do punktów Lagrange'a i automatyczne sondy w pobliżu Jowisza są wciąż lepsze niż mrzonki o tym, jak „na Marsie zakwitną jabłonie”. Najważniejsze, żeby nie odpoczywać na tym, co już osiągnąłeś. Nawet po wylądowaniu na powierzchni asteroidy nie powinniśmy śnić sobie słodkich snów o tym, jak nasza wszechmocna nauka jest teraz w stanie wypchnąć dowolne ciało niebieskie z orbity i uczynić nas panami bliskiej przestrzeni.
„Captains of Heaven” przez wiele miesięcy nie potrafią zaślepić małej dziury na dnie oceanu – łatwo sobie wyobrazić, co nas czeka w przypadku spotkania z kolejnym meteorytem tunguskim.
Automatyczna sonda międzyplanetarna Hayabusa
Wielozadaniowy statek kosmiczny „Orion”
Waga 25 ton. Kubatura wewnętrzna do zamieszkania - 9 metrów sześciennych. metrów (dla porównania - zamieszkała objętość statku kosmicznego Sojuz wynosi 3,85 metra sześciennego). Załoga - do 6 osób. Zakłada się wielokrotne wykorzystanie głównych elementów konstrukcyjnych.
Super ciężki pojazd startowy SLS, projekt
