Después de 50 años, la humanidad planea regresar a la luna y un poco más tarde predice un vuelo a Marte. Sin embargo, es poco probable que las personas en un futuro cercano estén destinadas a alejarse significativamente de la órbita de la Tierra: muchos factores interfieren con esto.
El espacio no es solo la última frontera, sino también la más peligrosa. Este es el más extremo de los entornos posibles, pero es a través de él que se encuentra el camino hacia nuevos mundos. Para llegar a ellos, una persona tendrá que inventar nuevos motores, aprender a soportar la radiación, no morir por un rasguño accidental y no volverse loco. ¿Es posible?
Con entrega a domicilio
norte
Al viajar a exoplanetas (cuerpos espaciales fuera del sistema solar), el principal problema para los investigadores modernos, tanto vivos como autómatas, no serán las condiciones desconocidas de los objetos de estudio, sino el tiempo necesario para tal empresa. La NASA destacó los principales problemas que surgirán debido a que con el desarrollo más óptimo de los medios técnicos, el viaje llevará años.
Hoy en día, los principales motores se basan en procesos químicos: el combustible y el oxidante se queman para formar gas caliente. Debido al calentamiento, los gases de escape fluyen a alta velocidad desde la boquilla del cohete, empujando el cohete en la dirección opuesta. Por desgracia, estos motores dejan poco espacio de maniobra para una persona, ya que la velocidad del flujo de gas está limitada por la temperatura de combustión. Incluso teóricamente, un viaje a las estrellas en motores con propulsión química no es realista con el nivel actual de tecnología. Entonces, la nave espacial, la más distante de la Tierra, la Voyager-1, que fue lanzada en 1977, cubrió más de 21 mil millones de kilómetros en 40 años. Esta es, sin exagerar, una cifra astronómica, pero incluso con este estado de cosas, la Voyager-1 alcanzará la estrella AC +79 3888 (a 17 años luz del Sol), hacia la que vuela a una velocidad de unos 62.000 km / h, solo después de 40.000. años.
Las sondas espaciales modernas son capaces de desarrollar velocidades aún mayores. Por ejemplo, el satélite artificial Juno de Júpiter es capaz de alcanzar unos 250.000 km / h, mientras que la sonda solar Parker, lanzada recientemente, acelerará a 692.000 km / h. Pero en estos proyectos la alta velocidad se consigue, entre otras cosas, por maniobras gravitacionales: la sonda pasa cerca del planeta y se lo lleva "consigo", acelerándolo a su velocidad orbital. Esto es conveniente dentro de nuestro sistema, pero no lo suficiente para un viaje rápido a las estrellas: no habrá objetos para maniobras gravitacionales fuera del sistema solar. Además, cuanto más lejos está un planeta de una estrella, más lento se mueve.
Una posible solución al problema es una unidad de iones. El principio de su funcionamiento se basa en la creación de un empuje de chorro basado en gas ionizado: los electrones se arrancan de las moléculas y los iones cargados resultantes se aceleran en un campo eléctrico. Por lo tanto, es posible lograr mayores tasas de flujo de la sustancia desde las boquillas, además, este enfoque es más eficiente energéticamente (se gasta menos combustible en la aceleración). Como resultado, los motores de iones teóricamente permiten alcanzar velocidades sin precedentes: según los investigadores, se puede llegar a Marte en solo 39 días en lugar de siete meses, que en total se gastarán en el camino al Planeta Rojo por el módulo InSight, que aterrizará en Marte este noviembre. Desafortunadamente, los propulsores de iones existentes son demasiado débiles y solo se pueden usar para la corrección de la órbita.
Video promocional:
En Rusia, la corporación estatal "Rosatom" está involucrada en el proyecto de un motor nuclear para cosmonáutica, los detalles no se han revelado.
Un enfoque más radical, al menos para la colonización del sistema solar, pueden ser los motores de cohetes nucleares. La fuente nuclear se calienta por la desintegración de la sustancia radiactiva, lo que calienta el fluido de trabajo, que puede fluir a una velocidad mucho mayor que la resultante de la combustión de combustible y oxidante en un motor químico. Intentaron aplicar este enfoque al comienzo de la era espacial, durante la Guerra Fría. Sin embargo, hasta ahora, su uso está limitado por dos factores. No es deseable poner en órbita una gran cantidad de sustancias radiactivas: como muestra la práctica, a veces puede retroceder. Además, un motor de este tipo requiere una refrigeración importante y, en el espacio, el calor solo puede desprenderse mediante radiación, que se lleva la energía con relativa lentitud, lo que limita la potencia de los motores nucleares. Los motores nucleares débiles son más fáciles de reemplazar con motores de iones que son menos peligrosos para la Tierra o con motores a reacción más familiares propulsados por combustible químico.
Utilizando materiales y tecnologías modernos, diferentes países están intentando desarrollar modelos más potentes de motores nucleares y de iones. Potencialmente, permitirán varios meses para llegar a Saturno (para la misión Cassini, este camino tomó siete años). Hoy, los motores nucleares se están desarrollando, por ejemplo, en los Estados Unidos: en 2017, la NASA y BWXT Nuclear Energy firmaron un contrato para desarrollar el motor. En Rusia, la corporación estatal Rosatom está involucrada en el proyecto de un motor nuclear para cosmonáutica, los detalles no se han revelado.
norte
Entorno peligroso
Incluso en presencia de motores que permitan llegar a planetas lejanos o incluso estrellas en cuestión de meses o años, la cuestión de la seguridad de la tripulación de tal barco permanece abierta. Y la principal amenaza no serán los extraterrestres ni los asteroides, sino la radiación. La radiación ionizante puede dañar el ADN, causar problemas en el funcionamiento de casi todos los sistemas del cuerpo y anular cualquier empresa espacial, incluso la más reflexiva, que involucre a una persona.
Si hablamos de la opción más asequible en la actualidad (el vuelo a Marte), entonces es la radiación la que se está convirtiendo en uno de los principales problemas que enfrentarán los astronautas. Si en la Tierra una persona está protegida por la atmósfera y el campo magnético del planeta, entonces ya en la ISS los cosmonautas están expuestos a una radiación diez veces más fuerte. El vuelo al Planeta Rojo con el nivel actual de desarrollo tecnológico tardará unos 7 meses. A esto hay que sumarle el tiempo pasado en Marte, que no tiene un campo magnético protector y una atmósfera terrestre densa, y también hay que tener en cuenta el camino de regreso. Resumiendo todos los riesgos, solo una amenaza de radiación puede hacer que un boleto al cuarto planeta desde el Sol sea mortal. Por tanto, por ejemplo,El Orion que está desarrollando Lockheed Martin estará equipado con un refugio protegido especial en caso de actividad solar excesiva y gran liberación de partículas radiactivas. Tenga en cuenta que actualmente se utiliza una solución similar en la ISS.
Desde la antigüedad, la actividad volcánica en la Luna y Marte podría haber dejado muchos kilómetros de túneles de hasta 1 km de ancho.
Si estamos hablando de expansión planetaria, entonces para ello, los científicos proponen utilizar escudos magnéticos o terraformación en el futuro. Existe una opción de presupuesto: los investigadores italianos propusieron un concepto para el asentamiento de los llamados tubos de lava, canales en el espesor del planeta, formados durante el enfriamiento desigual de la lava. La radiación del espacio exterior en ellos será mínima, ya que se verá debilitada por las capas superiores de Marte. En este caso, las tormentas y otras amenazas en planetas con atmósfera tampoco tienen miedo.
Se supone que desde tiempos remotos de actividad volcánica en la Luna y Marte, podrían quedar muchos kilómetros de túneles de hasta 1 km de ancho, en cuya oscuridad bien podría comenzar la historia de la colonización de los cuerpos celestes por el hombre.
Además de la radiación, una persona todavía tiene que resolver muchos problemas: garantizar un suministro de oxígeno ininterrumpido y confiable, resolver el problema con la nutrición, aprender a llevarse bien con las mismas personas durante mucho tiempo, etc. No hace falta decir que durante una misión condicional incluso a los planetas más cercanos, los astronautas tendrán que resolver problemas médicos por su cuenta, por ejemplo, ¿eliminar la apendicitis? Por el momento, todos los que van al espacio se someten a numerosas pruebas, pero es simplemente imposible asegurarse contra todo. Como señalaron los investigadores, un equipo de seis hombres durante un viaje de 900 días a Marte enfrentará casi inevitablemente al menos un caso en el que uno de los miembros de la tripulación necesite ayuda urgente. El experimento ruso-europeo "Mars-500" da cierta esperanzadurante el cual la tripulación de seis personas en una habitación cerrada en la Tierra vivió con éxito "en vuelo" durante 520 días, lidiando con problemas psicológicos y médicos.
Querido espacio
La financiación es la columna vertebral de los proyectos espaciales y la gran mayoría de los proyectos espaciales no realizados han fracasado en esta etapa. Incluso los proyectos totalmente automatizados como el rover Curiosity valen miles de millones de dólares. El vuelo de un hombre a Marte se estima en ocasiones más caro.
Incluso los proyectos en los que no hay necesidad de pensar en sistemas de soporte vital para las personas a menudo enfrentan problemas de financiación debido al alto costo de la tecnología. Por ejemplo, el costo del telescopio orbital James Webb ya superó los $ 9 mil millones, y se planeó lanzarlo al espacio hace 10 años. Si hablamos del costo de las misiones tripuladas, el ejemplo más llamativo fue el proyecto de la Estación Espacial Internacional. Se estima en $ 150 mil millones y es una de las estructuras de ingeniería más caras del mundo.
Además, financiar un proyecto por sí solo no garantiza su éxito. Tales proyectos requieren una base científica bien desarrollada, así como instalaciones de producción e infraestructura capaces de soportar la estación. Solo Estados Unidos gasta $ 3 mil millones en esto anualmente.
Según los cálculos de la NASA, el costo de desarrollar, preparar y llevar a cabo una misión a Marte durante 30 años podría exceder los $ 450 mil millones ¡Según algunas estimaciones, el costo total del proyecto será de $ 1.5 billones! Una cantidad fantástica en el contexto del presupuesto de la Agencia Aeroespacial Estadounidense, que promedia alrededor de $ 20 mil millones al año. Incluso el volumen total del mercado moderno de servicios y tecnologías espaciales alcanza los 350.000 millones de dólares, por lo que el costo de una expedición no es menos problemático que la radiación espacial.
