Перспективы российской космической отрасли и планы освоения Луны

Все когда-либо путешествовали, затрачивая конкретное время на преодоление пути. Какой же бесконечной казалась дорога, когда она измерялась сутками. От столицы России до Дальнего Востока – семь дней езды на поезде! А если на этом транспорте преодолевать расстояния в космосе? Чтобы добраться до Альфа Центавра поездом потребуется всего-то 20 млн. лет. Нет, лучше на самолёте – это в пять раз быстрее. И это до звезды, находящейся рядом. Конечно, рядом — это по звёздным меркам.

Расстояние до Солнца

Аристарх СамосскийАриста́рх Само́сскийАстроном, математик и философ, жил в III веке до н. э. Первым догадался что земля вращается вокруг Солнца и предложил научный метод определения расстояний до нее.
ещё за двести лет до нашей эры попытался определить расстояние до Солнца. Но вычисления его были не очень верны – он ошибся в 20 раз. Более точные значения получил космический аппарат Кассини в 1672 году. Были измерены положения Марса во время его противостояния из двух различных точек Земли. Высчитанное расстояние до Солнца получилось 140 млн. км. В середине ХХ в, при помощи радиолокации Венеры, выяснились истинные параметры расстояний до планет и Солнца. Сейчас нам известно, что расстояние от земли до Солнца — 149 597 870 691 метр. Это значение называется астрономической единицей, и оно является фундаментом для определения космических расстояний по методу звёздных параллаксов. Многолетние наблюдения также показали, что Земля отдаляется от Солнца примерно на 15 метров в 100 лет.

Проблемы освоения космоса: высокие ступени лестницы в небо

Работа итальянского скульптора Лоренцо Куинна (Lorenzo Quinn) «Сила природы»

Возможно, чувство неизвестности, которое возникает у нас при виде ночного неба, звёзд и луны. Что там, наверху? Сможем ли мы добраться до звёзд? Мы обязательно окажемся там, ведь это у нас в крови.

Безусловно, космос — несоизмеримо более враждебное и опасное пространство, нежели поверхность океана. Для преодоления земного притяжения требуется гораздо большее количество усилий и средств, чем для гребли на утлом судёнышке прочь от знакомых берегов. Но не стоит забывать, что для своего времени эти лодки были передовой технологией. Древние путешественники тщательно планировали опасные и дорогостоящие вояжи, многие из них погибли, пытаясь выяснить, что же находится там, за горизонтом. Зачем мы продолжаем этим заниматься?

Здесь стоит вспомнить о так называемых побочных технологиях, которые привносят в нашу жизнь значительные изменения: от скромных изобретений, помогающих в быту, до открытий, которые помогут накормить миллионы голодающих, предотвратить ужасные катастрофы или спасти многие жизни.

Возможно, нам не следует уподобляться нептичьим динозаврам и хранить все яйца в одной хрупкой кладке: ведь иногда достаточно одного удара метеорита… И как быть с глобальными изменениями климата?

Возможно, сейчас самый подходящий момент для того, чтобы объединить усилия и взяться за один совместный проект, который не будет связан с привычным истреблением друг друга. Проект, который поможет лучше понять нашу родную планету и те вещи, которые имеют критически большое значение для выживания на Земле.

Возможно, освоение Солнечной системы — это хороший план «Б»: ведь даже если человечеству повезёт, и оно протянет ещё пять с половиной миллиардов лет, умирающее Солнце раздуется до размеров орбиты старушки-Земли и наши потомки будут вынуждены покинуть эту уютную колыбель.

Возможно, нам стоит задуматься об этом уже прямо сейчас: ведь человечеству предстоит жить вдали от родной планеты. Нам нужно научиться строить орбитальные станции, лунные базы и космические поселения на Марсе, возводить жилища на спутниках Юпитера. Следует найти в себе силы принять эти доводы, взглянуть на далёкие звёзды и спросить себя: «Сможем ли мы оказаться там? Мы непременно доберёмся до звёзд!».

Да, это глобальный, опасный проект. Вполне вероятно, что он неосуществим. Но когда кровь и потери останавливали нас?

Земля — колыбель человечества.

Всё началось здесь, но останемся ли мы с ней навсегда?

Я подозреваю и очень надеюсь, что ответ будет отрицательным.

Вперёд, к далёким пределам!

Поехали!

ПРОБЛЕМА: В ОТРЫВ!

Гравитация, бессердечная ты сила!

Отрыв от земного притяжения во многом напоминает бракоразводный процесс: хочется разделаться с этим как можно скорее и побросать осточертевшие чемоданы без ручек.

Однако нам противостоят скрытые силы, и адвокат Гравитация строго блюдёт букву физического закона. Для преодоления гравитационного притяжения Земли объекту необходимо придать скорость равную 11,2 километра в секунду.

За этими цифрами кроются внушительные денежные суммы. Запуск (только запуск!) марсохода Curiosity

обошёлся NASA в 200 миллионов долларов США, что составило одну десятую бюджета всей миссии. Запуск любой пилотируемой экспедиции будет стоить значительно дороже, а экипажу придётся взять с собой всё необходимое оборудование. Для уменьшения веса понадобятся композитные материалы, необычные сплавы металлов и углепластиковые пластины вкупе с более эффективными и энергоёмкими топливными смесями, которые придадут нужное ускорение нашим ракетам.

Однако самой лучшей экономией станет возможность повторных запусков.

«По мере увеличения количества запусков в дело вступает эффект масштаба, — объясняет Лес Джонсон (Les Johnson), технический консультант отделения NASA Advanced Concepts Office. — Он существенно снижает стоимость полёта».

Ракеты-носители Falcon 9

американской компании
SpaceX
разрабатывались с учётом многократных запусков. Чем чаще мы будем выбираться в космос, тем дешевле будут становиться эти поездки.

ПРОБЛЕМА: РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

«Медленно ракеты уплывают вдаль…»

Нет ничего проще полёта в безвоздушном пространстве: ведь при путешествиях в космическом вакууме на ракету не действует сила трения. Основные проблемы возникают при запуске. Чем выше масса объекта, тем большую силу нужно применить для его перемещения. Уж в чём в чём, а в массивности современным ракетам не откажешь! Химическое ракетное топливо идеально подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Полученное импульсное ускорение позволит добраться до лун Юпитера за какие-то 5—7 лет! В это время космонавтам явно будет чем заняться. Но нам следует задуматься о создании принципиально новых ракетных двигателей. На приведённом ниже рисунке представлены современные двигатели, прототипы и несбывшиеся мечты учёных-ракетчиков.

Ракетные двигатели

ПРОБЛЕМА: КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР

Космическое минное поле

Поздравляем, капитан! Вы благополучно вывели ракету на околоземную орбиту. Внезапно, за секунду до запуска основного двигателя, небольшой обломок старого китайского спутника пробивает топливный бак второй ступени. Вот и всё: у вас больше нет ракеты!

К сожалению, проблема космического мусора весьма актуальна. Сеть станций наблюдения за космическим пространством США (US Space Surveillance Network) одновременно отслеживает около 17 000 объектов размером с мяч, вращающихся на разных орбитах вокруг Земли со скоростью более 8 километров в секунду. Если учитывать различные обломки и объекты менее 10 сантиметров, эта цифра увеличивается до полумиллиона! Части пусковых адаптеров, крышки объективов, мельчайшие частицы отслоившейся краски могут нанести непоправимый вред жизненно важным системам корабля.

И если от подобных обломков корабли защищены многослойными щитами Уиппла из металла и кевлара, спасти космический аппарат от столкновения с вышедшим из строя спутником не представляется возможным. А ведь на орбите Земли вращается около 4 000 подобных «зомби»! Безусловно, Центр управления полётами прокладывает наиболее безопасный маршрут, но отслеживание траекторий движения космического мусора — задача не из лёгких.

Вклад разных стран в создание космического мусора

Логичным решением было бы снять все спутники с геостационарной орбиты, но подобная задача не под силу даже самому Брюсу Уиллису. Все спутники должны упасть сами. Для этого им необходимо сбросить лишнее горючее и с помощью работы ракетных ускорителей или вращением солнечными панелями изменить наклонение орбиты и сгореть в плотных слоях атмосферы. Уже сейчас необходимо реализовать программу по выводу из эксплуатации спутников для 90 процентов новых запусков, иначе у нас есть все шансы ощутить на себе прелести синдрома Кесслера. Это гипотетическое развитие событий, при котором космический мусор, появившийся в результате однократного столкновения двух крупных объектов, вызовет цепную реакцию появления новых обломков и новых столкновений и приведёт к тому, что запуски космических аппаратов станут невозможными. В лучшем случае, это произойдёт лет через сто, но может случиться и гораздо раньше, если начнётся космическая война (упаси нас Кеноби!).

«Если кому-нибудь придёт в голову взорвать вражеские спутники — это будет катастрофа, — объясняет Хольгер Крэг (Holger Krag), глава отделения, занимающегося проблемами космического мусора в Европейском космическом агентстве. — Будущее космических путешествий невозможно без мира на Земле».

ПРОБЛЕМА: АСТРОНАВИГАЦИЯ

Через три парсека поверните налево, или Почему в космосе нет GPS

Сеть дальней космической связи — это международная сеть радиотелескопов и средств связи, расположенная в Калифорнии, Австралии и Испании. На сегодняшний день она является единственным средством навигации в космическом пространстве. Любые запуски — от студенческих спутников, собранных на «коленке», до сложнейшей автоматической межпланетной станции NASA «Новые горизонты» (New Horizons

), продирающейся сквозь пояс Койпера, — полностью зависят от корректной работы и ориентации этой сети. Сверхточные атомные часы на Земле отмеряют время, за которое сигнал проходит от наземной станции до зонда и обратно, а специальные навигационные системы учитывают эту разницу для вычисления точного положения космического аппарата.

Однако с увеличением количества миссий растёт и нагрузка на сеть дальней космической связи. Основная панель управления полётами всё чаще оказывается полностью загруженной. NASA предпринимает всё возможное, чтобы снизить нагрузку на центр управления и навигации. Прежде всего, нам необходимо оборудовать все космические аппараты атомными часами — это вдвое сократит время передачи сигнала с борта космического корабля на Землю и даст возможность производить вычисления с помощью одиночной передачи. Инженеры уверены: установка лазеров с повышенной пропускной способностью позволит обрабатывать большие пакеты данных, включая фотографии и видеосообщения.

Но чем дальше космический корабль удаляется от Земли, тем менее надёжным становится этот метод. Давно известно, что радиоволны распространяются со скоростью света, но передача сигнала в глубокий космос займёт долгие минуты и часы. Космонавты смогли бы ориентироваться по звёздам, подобно древним мореплавателям, но звёзды находятся слишком далеко и не дают представления о реальном местоположении космического корабля. Джозеф Гуинн (Joseph Guinn), эксперт по навигации в глубоком космосе, предлагает разработать автономную систему навигации для будущих космических миссий. Подобная система будет собирать и обрабатывать изображения целей путешествия и близлежащих объектов, используя их взаимное расположение для триангуляции координат космического аппарата. При этом отпадает необходимость использования земных систем навигации.

«На Земле эта проблема решается просто, — рассуждает Гуинн. — Устанавливаете GPS-приёмник в автомобиль — и готово!». Джозеф предлагает использовать подобную систему для позиционирования и навигации в глубоком космосе и называет её DPS (Deep Space Positioning System) — по аналогии с привычной земной системой GPS.

Только в полётах живут звездолёты

ПРОБЛЕМА: КОСМИЧЕСКАЯ РАДИАЦИЯ

В космосе вы просто светитесь от радиации!

Наша родная планета заботливо укутана атмосферой и обладает собственным магнитным полем; вне этой колыбели нас поджидает смертельный танец субатомных частиц, пляшущих на околосветовых скоростях. Космическая радиация — смертельно опасная штука. Излучение может «наградить» нас катарактой, его связывают с болезнью Альцгеймера, оно также приводит к ухудшению работы мозга, в частности, памяти. Кроме того, считается, что генетические ошибки, появляющиеся из-за воздействия таких частиц при делении клеток, могут значительно увеличивать риски возникновения раковых опухолей.

При столкновении субатомных частиц с атомами алюминия, составляющими обшивку космического аппарата, ядро последних распадается и происходит выброс сверхбыстрых частиц. Этот процесс называется «вторичная радиация». «Очевидно, что металлическая обшивка — не самое удачное решение», — рассуждает Насер Баргути (Nasser Barghouty) из Центра космических полётов имени Джорджа Маршалла, находящегося в ведении NASA.

Эквивалентная доза ионизирующего излучения

Как ни странно, но нам помогут пластики. Они обладают рядом замечательных качеств: лёгкие и прочные, в них полно атомов водорода, которые не способствуют возникновению вторичной радиации ввиду малого размера ядра. В настоящее время NASA проводит испытания различных видов пластиков, созданных для защиты космических аппаратов и скафандров от радиации.

Есть и более футуристичный способ защиты: магниты. Учёные из Европейского проекта «Сверхпроводящий щит от космической радиации» (Space Radiation Superconducting Shield) трудятся над созданием сверхпроводящего материала из диборида магния для защиты космонавтов от ионизирующего излучения в дальних космических рейсах. Эффект сверхпроводимости возникает при весьма низких температурах (около −263 градусов Цельсия). Космос чертовски холоден, но при создании подобной установки это сыграет нам на руку.

ПРОБЛЕМА: ПИЩА И ПИТЬЁ

К сожалению, на Марсе пока нет супермаркетов

В августе прошлого года обыкновенный салат-латук стал настоящим деликатесом. По крайней мере, для космонавтов Международной космической станции, которые полакомились несколькими листьями салата, впервые выращенными на борту исследовательской лаборатории. Однако снять полноценный урожай в условиях невесомости — задача не из лёгких. В космосе вода не сочится сквозь почву, а собирается в летающие повсюду пузыри. Инженерам пришлось разработать специальную систему керамических трубок, которые будут смачивать корни растений.

«Ближайший аналог подобной системы — это статуэтка для выращивания чиа», — рассказывает ботаник Рэймонд Уилер (Raymond Wheeler) из Космического центра имени Кеннеди.

Другая проблема — свободное место. Пространство в современных космических аппаратах весьма ограничено. Многие овощи как будто созданы для тесных и узких пространств космической станции, но учёные работают над созданием генномодифицированного карликового сливового дерева, которое будет достигать всего 60 сантиметров в высоту. Разнообразить диету космонавтов белками, жирами и углеводами можно с помощью картошки и арахиса.

Однако без воды все усилия будут напрасны. Система переработки выделяемых организмом жидкостей в питьевую воду на Международной космической станции нуждается в периодическом ремонте и обслуживании. Экипажам межпланетных экспедиций вряд ли придётся рассчитывать на быструю доставку запасных частей. И тут нам опять не обойтись без помощи пресловутых ГМО-технологий. Инженер Майкл Флинн (Michael Flynn) из научно-исследовательского центра имени Эймса в NASA ведёт работу над созданием фильтра очистки воды на основе генномодифицированных бактерий. Майкл любит сравнивать его с работой человеческого организма.

«Если отринуть всё лишнее, люди — это ходячие системы водоочистки с полезным ресурсом в 75—80 лет, — шутит он. — Бактериальный фильтр способен восполнять запасы воды подобно нашим внутренностям».

ПРОБЛЕМА: МЫШЕЧНАЯ АТРОФИЯ И ПОТЕРЯ КОСТНОЙ МАССЫ

Отсутствие гравитации может превратить космонавта в мешок с мясом

Состояние невесомости пагубно влияет на организм человека. Отсутствие гравитации подавляет иммунные клетки, препятствует их нормальной жизнедеятельности, а эритроциты попросту разрывает на части. Добавьте к этому нездоровому букету камни в почках и ослабление функции работы сердечной мышцы… Космонавтам на Международной космической станции предписано заниматься физкультурой ежедневно два раза по часу, но они всё равно стремительно теряют костную массу. Искусственная гравитация могла бы решить все эти проблемы разом.

Бывший астронавт Лоренс Янг (Laurence Young) проводит испытания центрифуги для тренировки космонавтов в своей лаборатории Массачусетского технологического института. Испытуемые ложатся набок на платформу и начинают вращать ногами педали на стационарном колесе, а вся конструкция хитроумного изобретения постепенно раскручивается вокруг своей оси. Результирующая сила воздействует на ноги космонавтов, отдалённо напоминая гравитационное воздействие.

Тренажёр Янга слишком мал и его нельзя использовать более двух часов в день. Чтобы на борту звездолёта появилась постоянная гравитация, весь космический аппарат должен стать гигантской центрифугой. Корпус корабля можно выполнить в форме гантели с двумя камерами, соединёнными связующей рамой. Чем большее количество грузов мы сможем выводить на орбиту, тем меньше будут связаны руки у конструкторов и им не придётся изобретать колесо заново. Помните станцию из фильма «Космическая одиссея 2001 года» режиссёра Стэнли Кубрика? Идеи подобного дизайна в ходу с 1903 года.

ПРОБЛЕМА: ПСИХИЧЕСКОЕ ЗДОРОВЬЕ

Безумие и межпланетные путешествия: что общего?

Чтобы спасти жизнь больного во время инсульта или инфаркта, врачи значительно снижают температуру тела пациента для замедления метаболизма и уменьшения ущерба, вызванного нехваткой кислорода. Подобный трюк должен сработать и в космосе. Ведь для космического безумия нужно совсем немного: возьмите межпланетное путешествие длиною в год (по крайней мере), добавьте проживание в стеснённых условиях космического корабля, плохую еду и отсутствие личного пространства. Встряхнуть, но не взбалтывать!

Джон Брэдфорд (John Bradford) уверен: нам стоит хорошенько об этом поразмыслить. Будучи президентом инженерно-технической фирмы SpaceWorks Enterprises, Inc.

(
SEI
) и соавтором отчёта NASA по длительным межпланетным экспедициям, Брэдфорд считает, что криогенная заморозка экипажа позволит убить сразу двух космических зайцев: она даст возможность значительно сэкономить запасы пищи, воды и воздуха на борту, а заодно поможет экипажу звездолёта сохранить холодный ум и здравый смысл.

«Если мы хотим носить гордое звание межпланетного вида, нам срочно следует заняться созданием технологии стазиса», — размышляет учёный.

Приведите спинки ваших криокамер в горизонтальное положение, экипаж желает вам приятного полёта!

Прибытие

ПРОБЛЕМА: ПОСАДКА

Разбиться нельзя, приземлиться!

Земля в иллюминаторе! Итак, мы летели к долгожданной цели долгие месяцы. Возможно, годы. Невообразимо далёкий мир, к которому мы стремились всё это время, приближается и заполняет собой смотровые иллюминаторы. Осталось лишь удачно приземлиться. Позволим себе немного теории. Предположим, что нам удалось изобрести и установить на корабль термоядерный ракетный двигатель. Допустим, что во время путешествия он нёсся сквозь безвоздушное пространство при отсутствии силы трения на скорости 320 000 километров в час. Не забываем про гравитацию планеты. Если вы хотите, чтобы ваше маленькое приземление не стало огромным шлепком по репутации всего человечества, следуйте этим простым рекомендациям:

Рекомендации по посадке на далёкие планеты

ПРОБЛЕМА: РЕСУРСЫ

Если гора алюминия не идёт к космонавту, он добудет её на месте

Когда первые космические караваны отправятся в долгое путешествие к звёздам, они будут загружены припасами под завязку. Но невозможно взять с собой всё. Конечно, у нас будет возможность снабдить поселенцев семенами, генераторами кислорода, станками и оборудованием для создания инфраструктуры. Но будущим колонизаторам предстоит самим собирать урожай и производить материальные ценности.

К счастью, космос сможет обеспечить их всем необходимым.

«Любая планета — это периодическая система химических элементов в миниатюре, — объясняет планетолог Ян Кроуфорд (Ian Crawford) из Биркбека (Лондонский университет). — Разница лишь в концентрации этих веществ».

На Луне полно алюминия. На Марсе обнаружены огромные запасы диоксида кремния и оксида железа. При наличии соответствующих технологий, пионеры космоса смогут добывать углерод, платиновую руду и воду на близлежащих астероидах. В том случае, если бластеры и бурильное оборудование окажутся слишком тяжёлыми, чтобы взять их с собой на борт, первопроходцам придётся научиться извлекать эти богатства с помощью других технологий: выплавки, микробов, способных поедать руду, или магнитов. NASA всерьёз заинтересовалось технологией трёхмерной печати, которая позволяет распечатывать целые здания и избавит будущих колонистов от необходимости везти с собой кучу строительного оборудования. Но в конечном итоге судьбу будущего поселения будет определять выбор места посадки и ресурсы небесного тела. Тёмная сторона Луны всегда привлекала человечество.

«Миллионы лет обратная сторона нашего спутника подвергалась непрерывной астероидной бомбардировке», — рассказывает инженер программы «Спейс Шаттл», Анита Гейл (Anita Gale). — Может статься, что там полно новых полезных ископаемых и сырья». Но прежде чем человечество отправится в долгое путешествие к экзопланете у звезды Kepler-438 в созвездии Лира, ему предстоит многому научиться.

ПРОБЛЕМА: РАЗВЕДКА

Нам потребуются лишние руки. И лапы!

Собаки помогли нам колонизировать Землю и у них есть все шансы прижиться на Марсе. Но для полномасштабной межпланетной экспансии нам нужен новый лучший друг человека — робот!

Колонизация планеты потребует нечеловеческих усилий: роботы же смогут вкалывать без устали сутки напролёт, выполнять тяжёлую работу и не требовать еды и надбавки за вредность. По крайней мере, пока и в теории. Современные человекоподобные роботы слишком громоздки, они едва могут самостоятельно передвигаться по Земле. Логично предположить, что роботам будущего нужно максимально отличаться от нас. Космическим ковбоям больше подойдёт лёгкий управляемый бот с клешнями в форме экскаваторного ковша.

Робот-экскаватор

Что касается тонкой ручной работы, здесь людям пока нет равных. Проворные человеческие пальцы — лучший инструмент для подобных видов деятельности. Безусловно, многое зависит и от экипировки. Современные скафандры предназначены для условий невесомости и не подходят для космического туризма на экзопланетах. NASA разработало опытный образец скафандра Z-2, который обладает гибкими сочленениями и шлемом с круговым обзором. Данный прототип предназначен для ремонтных работ любой сложности, в нём вполне возможно починить обрыв самого тонкого провода. После тяжёлого трудового дня нет ничего лучше, чем вытянуться в автоматическом вездеходе и отправиться домой, под уютный купол. «Молодчина, Ровер!».

Вперёд! К далёким пределам!

ПРОБЛЕМА: КОСМОС БЕСКОНЕЧЕН

Будут варп-двигатели — будут и путешествия!

Самым быстрым космическим аппаратом, который построил человек, является космический зонд для изучения солнца Helios 2

, запущенный в 1976 году. Аппарат больше не функционирует, но по-прежнему остаётся на своей эллиптической орбите, вращаясь вокруг Солнца. И если бы в космосе распространялись звуки, мы смогли бы услышать пронзительный вой одинокого космического аппарата, несущегося на скорости 252 000 километров в час. Это почти в 100 раз быстрее полёта пули, но даже при такой скорости путешествие к ближайшей звёздной системе Альфа Центавра заняло бы 19 000 лет. За это время на борту космолёта сменились бы тысячи поколений. Смерть в космосе от старости вряд ли сможет утешить будущих покорителей космоса.

Чтобы обыграть вездесущее время, нам потребуется энергия. Много энергии! Возможно, мы сможем добыть на Юпитере достаточное количество гелия-3, и нам удастся запустить реакцию термоядерного синтеза (при условии, что мы сможем изобрести термоядерные двигатели). Теоретически, околосветовых скоростей можно добиться с помощью энергии аннигиляции материи и антивещества, но подобное столкновение крайне опасно.

«Такими вещами лучше заниматься не на Земле, — поясняет Лес Джонсон, технический консультант отделения NASA Advanced Concepts Office, который трудится над созданием новых безумных идей для будущих звездолётов. — Даже если при испытаниях в космосе что-то пойдёт не так, мы сохраним на Земле континент-другой в целости и сохранности».

Слишком горячая идея? Как насчёт солнечной энергии? Нам всего лишь потребуется парус размером со штат Техас.

Модель варп-двигателя

Наиболее элегантным решением было бы проникнуть в тайны мироздания при помощи физики. Существующий в теории гиперпространственный двигатель Мигеля Алькубьерре (исп

. Miguel Alcubierre Moya) способен сжимать перед космическим кораблём пространство-время и расширять его после звездолёта, образуя своеобразный пузырь, который будет нестись на гребне возмущения пространства-времени со сверхсветовыми скоростями. Уравнения Алькубьерре всколыхнули научное сообщество. Переосмыслив идеи мексиканского учёного, Сергей Красников в 1995 году предложил свою теорию. Так называемая труба Красникова является искривлением пространства-времени, которое может быть искусственно создано (с помощью гипотетических технологий) при движении с релятивистскими скоростями. Своеобразное межгалактическое метро, которое значительно сократит долгую дорогу домой и доставит путешественника точно в то же время, из которого он начал свой долгий путь к звёздам.

Ну что, все на борт? Придётся немного обождать. Прежде чем мы сможем отправиться к звёздам, нужно разрешить все теоретические нестыковки. Для этого нам понадобятся десяток-другой эйнштейнов и парочка больших адронных коллайдеров.

«Вполне возможно, что мы сделаем открытие, которое все изменит, — размышляет Джонсон. — Но нам не следует рассчитывать на прорыв, он вряд ли спасёт сложившуюся ситуацию».

Дело в том, что гениальные озарения требуют определённых денежных вливаний. Это означает, что финансирование NASA и физики элементарных частиц должно быть увеличено. До этого момента все наши космические амбиции будут похожи на программу Helios 2

— тщетную гонку вокруг одинокой старой звезды.

ПРОБЛЕМА: ЗЕМЛЯ У НАС ОДНА

Через тернии — к Марсу!

Американский писатель-фантаст Ким Стенли Робинсон (Kim Stanley Robinson) однажды описал будущую утопию: поселение на Марсе, созданное исследователями с перенаселённой, нагруженной конфликтами Земли. Его произведения, входящие в «Марсианскую трилогию», могут служить настольной книгой для будущих колонизаторов Солнечной системы. Нам стоит всерьёз задуматься: зачем мы стремимся в космос? Во имя науки?

Стремление к неизвестному у нас в крови. Человечеством движет дух первопроходцев, желание узнать своё предназначение. Но учёным теперь не до пафоса первооткрывателей.

«Лет 20—30 назад мечты о покорении границ занимали наше воображение, — вспоминает сотрудник NASA, астроном Хайди Хаммел (Heidi Hammel), занимающаяся расстановкой приоритетов будущих исследовательских экспедиций. — Мы говорили на языке отважных покорителей космоса, но всё изменилось после того, как станция «Новые горизонты» пролетела мимо Плутона в июле 2020 года. Перед нами открылось всё многообразие миров Солнечной системы».

Мы можем продолжить копаться в грязи, изучая геологию мёртвых планет. Или послать туда роботов.

А как же наше предназначение? За ответом можно обратиться к историкам. Западная экспансия ставила перед собой захват новых земель, а все великие исследователи прошлого отправлялись в неизвестность за сокровищами и богатствами. Человеческая тяга к странствиям проявляется лишь в присутствии политической воли или экономических интересов.

Безусловно, теоретическая возможность неминуемой гибели Земли придала бы нужный стимул и послужила бы хорошей мотивацией. Как только земные ресурсы будут освоены, добыча полезных ископаемых на астероидах перестанет быть глупой и дорогой затеей. Если нам удастся безвозвратно испортить климат родной планеты, мы тут же начнём искать новый дом в бескрайних чертогах Вселенной.

Подобные мысли — весьма опасное допущение.

«Они дают нам повод поступать недобросовестно, — расстраивается Робинсон. — Людям свойственно думать, что если мы всерьёз напортачим на Земле, у нас всегда будет второй шанс начать всё с чистого марсианского листа или отправиться к звёздам. Это убийственно вредное заблуждение!»

Его последнее произведение, «Аврора», посвящено проблемам колонизации за пределами Солнечной системы. По всей видимости, она невозможна: ведь нам пока неизвестны другие обитаемые миры в обозримом космосе. И если уж нам предстоит покинуть родную Землю, давайте сделаем это потому, что этого действительно хочется, а не потому, что сильно прижало!

Вам может быть интересно:

Освоение космоса: частники или государство?

Расстояния до ближайших объектов

Мы мало задумываемся о расстояниях, когда смотрим прямые трансляции из дальних уголков земного шара. Телевизионный сигнал приходит к нам практически мгновенно. Даже с нашего спутника, Луны, радиоволны долетают до Земли за секунду с хвостиком. Но стоит заговорить об объектах более дальних, и тотчас приходит удивление. Неужели до такого близкого Солнца свет летит 8,3 минуты, а до ледяного Плутона – 5,5 часов? И это, пролетая за секунду почти 300 000 км! А для того, чтобы добраться к той же Альфе в созвездии Центавра, лучу света потребуется 4,25 года.

Даже для ближнего космоса не совсем годятся наши, привычные, единицы измерения. Конечно, можно проводить измерения в километрах, но тогда цифры будут вызывать не уважение, а некоторый испуг своими размерами. Для нашей Солнечной системы принято проводить измерения в астрономических единицах.

Теперь космические расстояния до планет и других объектов ближнего космоса будут выглядеть не так страшно. От нашего светила до Меркурия всего 0,387 а.е., а до Юпитера – 5,203 а.е. Даже до самой удалённой планеты – Плутона – всего 39,518 а.е.

До Луны расстояние определено с точностью до километра. Это удалось сделать, поместив на его поверхность уголковые отражатели, и применив метод лазерной локации. Среднее значение расстояния до Луны получилось 384 403 км. Но Солнечная система простирается гораздо дальше орбиты последней планеты. До границы системы целых 150 000 а. е. Даже эти единицы начинают выражаться в грандиозных величинах. Тут уместны другие эталоны измерений, потому что расстояния в космосе и размеры нашей Вселенной – за границами разумных представлений.

В телескоп с апертурой 55 мм можно увидеть

ОбозначениеСозвездиеТипРекомендуемое увеличение
M31АндромедаГалактика30x
M45ТелецРассеянное скопление30x
M42ОрионДифузная туманность60x
NGC1973-5-7ОрионДифузная туманность60x
NGC1981ОрионРассеянное скопление60x
CR140Большой песРассеянное скопление60x
NGC2232ЕдинорогРассеянное скопление50x
NGC2451КормаРассеянное скопление45x
NGC5139ЦентаврШаровое скопление50x
M5ЗмеяШаровое скопление60x
NGC6231СкорпионРассеянное скопление80x
M13ГеркулесШаровое скопление60x
M6СкорпионРассеянное скопление80x
NGC6530СтрелецРассеянное скопление80x
M22СтрелецШаровое скопление60x
CR399ЛисичкаРассеянное скопление30x
M40Большая МедведицаТесная двойная звездамаксимальное

Средний космос

Быстрее света в природе ничего не бывает (пока не известны такие источники), поэтому именно его скорость была взята за основу. Для объектов, ближайших к нашей планетной системе, и для удалённых от неё, принят за единицу путь, пробегаемый светом за один год. До границы Солнечной системы свет летит около двух лет, а до ближайшей звезды в Центавре 4,25 св. года. Всем известная Полярная звезда расположилась от нас на удалении в 460 св. лет.

Каждому из нас мечталось отправиться в прошлое или будущее. Путешествие в прошлое вполне возможно. Нужно лишь взглянуть в ночное звёздное небо – это и есть прошлое, далёкое и бесконечно далёкое.

Все космические объекты мы наблюдаем в их далёком прошлом, и чем дальше наблюдаемый объект, тем дальше в прошлое мы смотрим. Пока свет летит от далёкой звезды до нас, проходит столько времени, что возможно в настоящий момент этой звезды уже не существует!

Ярчайшая звезда нашего небосвода – Сириус – погаснет для нас только через 9 лет после своей смерти, а красный гигант Бетельгейзе – только через 650 лет.

Наша галактика имеет размер в поперечнике 100 000 св. лет, а толщину около 1 000 св. лет. Представить такие расстояния невероятно трудно, а оценить их практически невозможно. Наша Земля, вместе со своим светилом и другими объектами Солнечной системы, обращается вокруг ]галактики[/anchor], за 225 млн. лет, и делает один оборот за 150 000 св. лет.

Вселенная сегодня

Слова «дальний космос» вызывают образы исследования и разведки дальних уголков галактики. Эта романтическая идея немного верна; дальний космос относится к космосу за пределами нашей Солнечной Системы. Дальний космос может иногда относиться к межзвездному пространству, которое является любым пространством снаружи звезды и ее планетной системы. Межпланетное пространство — это пространство в планетной системе до гелиопаузы, где межпланетное пространство сменяется межзвездным пространством. Гелиопауза — это часть гелиосферы, которая является своего рода щитом, защищающим Солнечную Систему от излучений (радиации). Дальний космос — это сочетание межзвездного пространства и межпланетного пространства от всех других солнечных систем, за исключением нашей. Межзвездное пространство, и дальний космос для той материи, — это не пустой вакуум, в который картины заставляют нас поверить. Оно заполнено межзвездной средой (МЗС). Межзвездная среда — это газ и пыль, которые занимают межзвездное пространство. Это очень разреженная смесь космических излучений, магнитных полей, ионов, пылинок и других молекул. Плотность материи изменяется в зависимости от того, где она находится. Она плотнее ближе к планетной системе со средней плотностью миллион частиц на каждый кубический метр. Газ в межзвездной среде состоит приблизительно из 89% водорода, 9% гелия и 2% других более тяжелых веществ, в том числе крошечных количеств металлов.

Астрономы пытались определить природу межзвездного пространства в течение веков — по крайней мере с 1600-х годов — но их усилиям препятствовали ограниченные инструменты и технологии, которые им были доступны. Межзвездная среда важна для астрофизиков, потому что она помогает им определить, как быстро солнечная система расходует свои газы, и из этого, насколько долгая продолжительность ее звездообразования.

В дополнение к межзвездному пространству, дальний космос включает межгалактическое пространство. Межгалактическое пространство относится к пространству (космосу) между галактиками. Межгалактическое пространство почти совершенно пустое и очень близко к абсолютному вакууму (абсолютной пустоте). Плотность вещества в межгалактическом пространстве — межгалактической среде — отличается в различных местах. Есть более высокая плотность межгалактической среды ближе к звездным системам, потому что большая часть среды приходит от солнечных ветров и других обломков (космического мусора) из планетной системы. Астрономы полагают, что газ в межгалактической среде — это ионизированный газ, в результате его относительно высоких температур. Дальний космос имеет определенную привлекательность, намекая на неизвестное и загадочное, одну из причин, почему он всегда привлекал людей.

Ссылки: NASA Deep Space Network NASA Voyager

Дальний космос

Расстояния в космосе до далёких объектов измеряют, используя метод параллакса (смещения). Из него вытекла ещё одна единица измерения – парсек Парсек (пк) — от параллактической секундыЭто та дистанция, с которой радиус земной орбиты наблюдается под углом в 1″.

. Величина одного парсека составила 3,26 св. года или 206 265 а. е. Соответственно, есть и тысячи парсек (Кпк), и миллионы (Мпк). А самые дальние объекты во Вселенной будут выражаться в расстояниях миллиард парсек (Гпк). Параллактическим способом можно пользоваться для определения расстояний до объектов, удалённых не далее 100 пк, большие расстояния будут иметь очень значительные погрешности измерений. Для исследования далёких космических тел применяется фотометрический метод . В основе этого метода находятся свойства цефеид – переменных звёзд.

Каждая цефеида имеет свою светимость, по интенсивности и характеру которой можно оценивать удалённость объекта, находящегося рядом.

Также для определения расстояний по яркости используют сверхновые звёзды, туманности или очень большие звёзды классов сверхгигантов и гигантов. Посредством этого способа реально вычислять космические расстояния до объектов, расположенных не далее 1000 Мпк. Например, до ближайших к Млечному Пути галактик – Большого и Малого Магеллановых Облаков, получается соответственно 46 и 55 Кпк. А ближайшая галактика Туманность Андромеды окажется на удалении 660 Кпк. Группа галактик в созвездии Большая Медведица отстоит от нас на 2,64 Мпк. А размер видимой вселенной 46 миллиардов световых лет, или 14 Гпк!

Освоение космоса по странам

Космические агентства
Основная статья: Список космических агентств

  • Бразильское космическое агентство — основано в 1994 году.
  • Европейское космическое агентство (ЕКА) — 1964.
  • Индийская организация космических исследований — 1969.
  • Канадское космическое агентство — 1989.
  • Китайское национальное космическое управление — 1993.
  • Национальное космическое агентство Украины (НКАУ) — 1996.
  • Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космоса (НАСА) — 1958.
  • Федеральное космическое агентство России (ФКА РФ) — (1990).
  • Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) — 2003.
  • Корейский комитет космических технологий — предположительно 1980-е.

Условные обозначения:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: