Історія освоєння космосу. Людина в космосі

Історія освоєння космосу: перші кроки, великі космонавти, запуск першого штучного супутника. Космонавтика сьогодні та завтра.

Тури на Новий рікпо всьому світу
гарячі турипо всьому світу

Історія освоєння космосу - найяскравіший приклад торжества людського розуму над непокірною матерією найкоротший термін. З того моменту, як створений руками людини об'єкт вперше подолав земне тяжіння і розвинув достатню швидкість, щоб вийти на орбіту Землі, пройшло лише трохи більше п'ятдесяти років - ніщо за мірками історії! Більшість населення планети швидко пам'ятає часи, коли політ на Місяць вважався чимось із області фантастики, а тих, хто мріє пронизати небесну вись, визнавали, у кращому разі, безпечними для суспільства божевільними. Сьогодні ж космічні кораблі не лише «борознять простори», успішно маневруючи в умовах мінімальної гравітації, а й доставляють на земну орбіту вантажі, космонавтів та космічних туристів. Більше того - тривалість польоту в космос нині може становити як завгодно тривалий час: вахта російських космонавтів на МКС, наприклад, триває по 6-7 місяців. А ще за минулі півстоліття людина встигла походити по Місяцю і сфотографувати її темну сторону, ощасливила штучними супутниками Марс, Юпітер, Сатурн і Меркурій, «дізнався в обличчя» віддалені туманності за допомогою телескопа «Хаббл» і всерйоз замислюється про колонізацію Марса. І хоча вступити в контакт з інопланетянами та ангелами поки не вдалося (принаймні офіційно), не будемо впадати у відчай - адже все ще тільки починається!

Мрії про космос та проби пера

Вперше у реальність польоту до далеких світів прогресивне людство повірило наприкінці 19 століття. Саме тоді стало зрозуміло, що якщо літальному апаратунадати потрібну для подолання гравітації швидкість і зберігати її достатній час, він зможе вийти за межі земної атмосфери та закріпитися на орбіті, подібно до Місяця, обертаючись навколо Землі. Загвоздка була у двигунах. Існуючі на той момент екземпляри або надзвичайно потужно, але коротко «плювалися» викидами енергії, або працювали за принципом «ахне, хрясне і піде потроху». Перше більше підходило для бомб, друге – для возів. До того ж регулювати вектор тяги і цим впливати на траєкторію руху апарату було неможливо: вертикальний старт неминуче вів до її закруглення, і тіло в результаті валилося на землю, так і не досягнувши космосу; горизонтальний при такому виділенні енергії погрожував знищити навколо все живе (якби нинішню балістичну ракету запустили плашмя). Нарешті, на початку 20 століття дослідники звернули увагу на ракетний двигун, принцип дії якого був відомий людству ще з рубежу нашої ери: паливо згоряє в корпусі ракети, одночасно полегшуючи її масу, а енергія, що виділяється, рухає ракету вперед. Першу ракету, здатну вивести об'єкт межі земного тяжіння, спроектував Ціолковський 1903 року.

Перший штучний супутник

Час минав, і хоча дві світові війни дуже сповільнили процес створення ракет для мирного використання, космічний прогрес все ж таки не стояв на місці. Ключовий момент повоєнного часу - прийняття так званої пакетної схеми розташування ракет, що застосовується в космонавтиці і досі. Її суть - в одночасному використанні декількох ракет, розміщених симетрично до центру маси тіла, яке потрібно вивести на орбіту Землі. Таким чином забезпечується потужна, стійка та рівномірна тяга, достатня, щоб об'єкт рухався з постійною швидкістю 7,9 км/с, необхідною для подолання земного тяжіння. І ось 4 жовтня 1957 почалася нова, а точніше перша, ера в освоєнні космосу - запуск першого штучного супутника Землі, як все геніальне названого просто «Супутник-1», за допомогою ракети Р-7, спроектованої під керівництвом Сергія Корольова. Силует Р-7, прабатьківниці всіх наступних космічних ракет, і сьогодні впізнаємо в суперсучасній ракеті-носії «Союз», що успішно відправляє на орбіту «вантажівки» та «легковики» з космонавтами та туристами на борту – ті ж чотири «ноги» пакетної схеми та червоні сопла. Перший супутник був мікроскопічним, трохи більше півметра в діаметрі і важив лише 83 кг. Повний виток навколо Землі він робив за 96 хвилин. "Зоряне життя" залізного піонера космонавтики тривало три місяці, але за цей період він пройшов фантастичний шлях у 60 мільйонів км!

Попередня фотографія 1/ 1 Наступна фотографія

Перші живі істоти на орбіті

Успіх першого запуску окриляв конструкторів і перспектива відправити в космос жива істотаі повернути його цілим і неушкодженим уже не здавалося неможливим. Усього через місяць після запуску «Супутника-1» на борту другого штучного супутника Землі на орбіту вирушила перша тварина – собака Лайка. Ціль у неї була почесна, але сумна - перевірити виживання живих істот в умовах космічного польоту. Більше того, повернення собаки не планувалося... Запуск та виведення супутника на орбіту пройшли успішно, але після чотирьох витків навколо Землі через помилку в розрахунках температура всередині апарату надмірно піднялася, і Лайка загинула. Сам супутник обертався в космосі ще 5 місяців, а потім втратив швидкість і згорів у щільних шарах атмосфери. Першими кудлатими космонавтами, що поверталися вітали своїх «відправників» радісним гавкотом, стали хрестоматійні Білка і Стрілка, що вирушили підкорювати небесні простори на п'ятому супутнику в серпні 1960 р. Їх політ тривав трохи більше доби, і за 7 днів. Весь цей час за ними спостерігали з екранів моніторів у Центрі управління польотами – до речі, саме через контрастність було обрано білих собак – адже зображення тоді було чорно-білим. За підсумками запуску також було доопрацьовано і остаточно затверджено сам космічний корабель - всього через 8 місяців в аналогічному апараті в космос вирушить перша людина.

Крім собак і до, і після 1961 р у космосі побували мавпи (макаки, біличі мавпи та шимпанзе), кішки, черепахи, а також всяка дрібниця – мухи, жуки тощо.

У цей же період СРСР запустив перший штучний супутник Сонця, станція «Місяць-2» зуміла м'яко прилунити на поверхню планети, а також були отримані перші фотографії невидимої із Землі сторони Місяця.

День 12 квітня 1961 р. розділив історію освоєння космічних далі на два періоди - «коли людина мріяла про зірки» і «з тих пір, як людина підкорила космос».

Людина в космосі

День 12 квітня 1961 р. розділив історію освоєння космічних далі на два періоди - «коли людина мріяла про зірки» і «з тих пір, як людина підкорила космос». О 9:07 за московським часом зі стартового майданчика № 1 космодрому Байконур було запущено космічний корабель «Схід-1» із першим у світі космонавтом на борту – Юрієм Гагаріним. Здійснивши один виток навколо Землі і пройшовши шлях в 41 тис. км, через 90 хвилин після старту, Гагарін приземлився під Саратовом, ставши на довгі роки найзнаменитішою, шанованою і улюбленою людиною планети. Його «поїхали!» і «все видно дуже ясно – космос чорний – земля блакитна» увійшли до списку найвідоміших фраз людства, його відкрита посмішка, невимушеність та привітність розтопили серця людей у всьому світі. Перший політ людини в космос управлявся із Землі, сам Гагарін був швидше пасажиром, хоч і чудово підготовленим. Потрібно відзначити, що умови польоту були далекі від тих, що пропонуються нині космічним туристам: Гагарін зазнавав восьми-десятикратних навантажень, був період, коли корабель буквально перекидався, а за ілюмінаторами горіла обшивка і плавився метал. Протягом польоту сталося кілька збоїв у різних системах корабля, але, на щастя, космонавт не постраждав.

Слідом за польотом Гагаріна знаменні віхи в історії освоєння космосу посипалися одна за одною: було здійснено перший у світі груповий космічний політ, потім у космос вирушила перша жінка-космонавт Валентина Терешкова (1963 р), відбувся політ першого багатомісного космічного корабля, Олексій Леонов став першою людиною, що здійснила вихід у відкритий космос (1965 р) - і всі ці грандіозні події - цілком заслуга вітчизняної космонавтики. Нарешті, 21 липня 1969 р. відбулася перша висадка людини на Місяць: американець Ніл Армстронг зробив той самий «маленький крок».

Космонавтика – сьогодні, завтра і завжди

Сьогодні подорожі в космос сприймаються як щось зрозуміле. Над нами літають сотні супутників і тисячі інших потрібних і марних об'єктів, за секунди до сходу сонця з вікна спальні можна побачити сонячні батареї Міжнародної космічної станції, що спалахнули в ще невидимих з землі променях площині, космічні туристи із завидною регулярністю вирушають «борознити простори втілюючи в реальність ернічну фразу "якщо дуже захотіти, можна в космос полетіти") і ось-ось почнеться ера комерційних суборбітальних польотів з чи не двома відправленнями щодня. Освоєння космосу керованими апаратами взагалі вражає будь-яку уяву: тут і знімки зірок, що давно вибухнули, і HD-зображення далеких галактик, і вагомі докази можливості існування життя на інших планетах. Корпорації-мільярдери вже погоджують плани будівництва на орбіті Землі космічних готелів, та й проекти колонізації сусідніх нам планет давно не здаються уривком з романів Азімова або Кларка. Очевидно одне: одного разу подолавши земне тяжіння, людство знову і знову прагнутиме вгору, до нескінченних світів зірок, галактик і всесвітів. Хочеться побажати тільки, щоб нас ніколи не покидала краса нічного неба і міріадів мерехтливих зірок, як і раніше привабливих, таємничих і прекрасних, як у перші дні творіння.

Нещодавно людство вступило на порог третього тисячоліття. Що чекає нас у майбутньому? За прогнозами вчених, у 2050 році чисельність жителів Землі досягне цифри 11 млрд. Чоловік. Причому 94% приріст буде в країнах, що розвиваються і лише 6% у промислово розвинених. вчені навчилися замедлювати процеси старіння, що істотно збільшує тривалість життя.

Це веде до нової проблеми – нестачі продовольства. На даний момент приблизно півмільярду людей голодують. З цієї причини щорічно вмирають близько 50 мільйонів. Щоб прогодувати 11 мільярдів, потрібно буде у 10 разів збільшити виробництво продуктів харчування. Крім цього знадобиться енергія для забезпечення життя всіх цих людей. А це веде до збільшення видобутку палива та сировини. Витримає ли планета подібне навантаження?

Ну і не варто забувати про загрязнення довкілля. З нарощуванням темпів виробництва не тільки виснажуються ресурси, а й змінюється клімат планети. Машини, електростанції, заводи викидають в атмосферу таку кількість вуглекислого газу, що виникнення парникового ефекту зовсім не за горами. З підвищенням температури на Землі почнеться і підвищення рівня води у Світовому океані. Все це самим несприятливим чином позначиться на умовах життя людей. Навіть може призвести до катастрофи.

Дані проблеми допоможе вирішити освоєння космосу. Подумайте самі. Туди можна буде перемістити заводи, досліджувати Марс, Місяць, добувати ресурси та енергію. І все буде так, як у фільмах та на сторінках науково-фантастичних творів.

Енергія з космосу

Зараз 90% всієї земної енергії отримують шляхом спалювання палива у домашніх печах, автомобільних двигунах та котлах електростанцій. Кожні 20 років споживання енергії підвоїться. Наскільки ж вистачити природні ресурси для задоволення наших потреб?

Наприклад, тієї ж нафти? За прогнозами вчених, вона закінчиться через стільки років, скільки нараховує історія освоєння космосу, тобто через 50. Вугілля хватити на 100 років, а газу приблизно на 40. До речі, атомна енергія теж належить до вичерпних джерел.

Теоретично проблему пошуку альтернативної енергії було вирішено ще у 30-х роках минулого століття, коли вигадали синтезу. На жаль, вона досі некерована. Але навіть якщо навчитися її контролювати і отримувати енергію в необмежених кількостях, то це призведе до перегріву планети та необоротної зміни клімату. Чи існує вихід із цієї ситуації?

Тривимірна індустрія

Звичайно, це освоєння космосу. Необхідно перейти з «двомірної» індустрії до «тривимірної». Тобто всі енергоємні виробництва потрібно перенести з поверхні Землі до космосу. Але зараз робити це економічно невигідно. Вартість такої енергії буде у 200 разів вищою за електрику, отриману тепловим шляхом на Землі. Плюс величезних грошових вливань потребують спорудження великих габаритів, потрібно подождать, поки людство пройде наступні етапи освоення космосу, коли буде удосконалена техніка і знизиться вартість будівельних матеріалів.

Цілодобове сонце

Протягом всієї історії існування планети люди користувалися сонячним світлом. Однак потреба в ньому є не лише у денну годину. Вночі він потрібний набагато довше: для освітлення будівель, вулиць, полів під час сільгоспробіт (посівний, прибирання) і т.д. А на Крайній Півночі Сонце взагалі не з'являється на небосхилі по півроку. Чи можна збільшити Наскільки реально створення штучного Сонця? цьому його інтенсивність можна буде змінювати.

Хто вигадав рефлектор?

Можна сказати, що історія освоєння космосу в Німеччині почалася з ідеї створення позаземних рефлекторів, запропонованої німецьким інженером Германом Оберто у 1929 році. Далі її розвиток можна простежити по роботах вченого Еріка Крафта із США. Наразі американці як ніколи близькі до здійснення цього проекту.

Конструктивно рефлектор є рамою, на яку натягнута полімерна металізована плівка, яка відображає випромінювання сонця. Напрямок світлового потоку буде здійснюватися або за командами із Землі, або автоматично, за заданою наперед програмою.

Реалізація проекту

США роблять серйозні успіхи в освоенні космосу і впритул наблизилися до реалізації цього проекту. Наразі американські фахівці досліджують можливість розміщення на орбіті відповідних спутників. Находитись вони будуть прямо над Північною Америкою. 16 встановлених зеркал-відбивачів дозволять продовжити світловий день на 2 години. Два відбивачі планують направити на Аляску, що збільшити там світловий день на цілих 3 години. Якщо використовувати супутники-рефлектори для продовження дня в мегаполісах, то це забезпечить їх високоякісним і безтіньовим освітленням вулиць, магістралей, будівель, що, безсумнівно, є вигідним з економічної точки зору.

Рефлектори в Росії

Наприклад, якщо висвітлювати з космосу п'ять міст, рівних за розмірами Москві, то завдяки економії електроенергії витрати окуплятимуться приблизно через 4-5 років. якщо енергія буде надходити не від чадних електростанцій, а з космічного простору!Тоді освоення космосу Росією йде не так швидко, як хотілося.

Позаземні заводи

Пройшло вже більше 300 років з дня відкриття Е. Торрічеллі вакууму. Це зіграло величезну роль розвитку техніки. Адже без розуміння фізики вакууму було б неможливо створити ні електроніку, ні двигуни внутрішнього згоряння. Але це відноситься до промисловості на Землі. Складно уявити, які можливості дасть вакуум у такій справі, як освоєння космосу. Чому б не змусити галактику служити людям, побудувавши там заплави? Вони будуть перебувати в абсолютно іншій среді, в умовах вакууму, низьких температур, потужних джерел сонячного випромінювання і невагомості.

Зараз складно поінформувати всі переваги даних факторів, але можна з упевненістю сказати, що відкриваються просто фантастичні перспективи і тема «Освоєння космосу шляхом побудови позаземних заводів» стає актуальною як ніколи. Якщо сконцентрувати лучі Сонця параболічним зеркалом, то можна зварювати деталі з титанових сплавів, нержавіючої сталі та ін. При плавці металів у земних умовах у них потрапляють домішки. А техніки все більше необхідні надчисті матеріали. Як їх отримати? Можна підвісити метал у магнітному полі. Якщо його маса мала, то дане поле його утримає. При цьому метал можна розплавити, пропускаючи через нього високочастотний струм.

У невагомості можна плавити матеріали будь-яких мас і розмірів. Не потрібні ні форми, ні тиглі для лиття. Також немає потреби у подальшій шліфування та полірування. А плавити матеріали будуть або у звичайних, або у солнечних печах. В умовах вакууму можна здійснювати «холодну зварювання»: добре зачищені і підігнані один до одного поверхні металів утворюють дуже міцні з'єднання.

У земних умовах не вийде зробити великі напівпровідникові кристали без дефектів, які знижують якість виготовлених з них мікросхем та приладів. Завдяки невагомості та вакууму можна буде отримати кристали з потрібними властивостями.

Спробуй реалізації ідей

Перші кроки у здійсненні цих ідей були зроблені у 80-х роках, коли освоення космосу в СРСР йшло повним ходом. У 1985 р. інженери запустили на орбіту супутник. За дві тижні він доставив на Землю зразки матеріалів. Такі запуски стали щорічною традицією.

Того ж року у НВО «Салют» був розроблений проект «Технологія». Планувалася споруда космічного апарату вагою 20 тонн і заводу вагою 100 тонн. Апарат забезпечили балістичними капсулами, які повинні були доставляти виготовлену продукцію на Землю. Проект так і не був реалізований. Ви запитаєте: чому? Це стандартна проблема освоєння космосу – брак фінансування. Вона актуальна й у наш час.

Космічні поселення

На початку 20 століття вийшла фантастична повість К. Є. Ціолковського «Поза Землі». У ній він описував перші галактичні поселення. В даний момент, коли вже є певні досягнення в освоєнні космосу, можна взятися за здійснення цього фантастичного проекту.

У 1974 році професором фізики Прінстонського університету Джерардом О'Нілом був розроблений і опубликований проект колонізації галактики. одному місці.

Про Ніл вважає, що в 2074 більшість людей переселиться в космос і матиме необмежені харчовими і енергетичними ресурсами. Земля стане великим парком, вільним від промисловості, де можна буде проводити свій відпустку.

Модель колонії Про "Нілу"

Мирне освоєння космосу професор пропонує почати з побудови моделі радіусом 100 метрів. У такій споруді може розміститись приблизно 10 тисяч чоловік. Головне завдання цього поселення - споруда наступної моделі, яка має бути в 10 разів більша. Діаметр наступної колонії збільшується до 6-7 кілометрів, а довжина зростає до 20.

У науковому співтоваристві навколо проекту Про Нілу досі не вщухають суперечки. У запропонованих їм колоніях щільність населення приблизно така ж, як і в земних містах. Навряд чи це можна зіставити з умовами життя на Землі. і конфліктів?Всі ці питання поки залишаються відкритими.

Висновок

У недрах Сонячної системи закладено незліченну кількість матеріальних та енергетичних ресурсів. Тому освоення космосу людиною має зараз стати пріоритетним завданням. Адже в разі успіху отримані ресурси будуть служити на благо людей.

Поки що космонавтика робить у цьому напрямку перші кроки. Можна сказати, що це йде дитина, але з часом він стане дорослим. Головна проблема освоєння космосу – це не недолік ідей, а брак коштів. Але якщо порівняти їх з витратами на озброєння, то сума не така вже й велика. Наприклад, скорочення світових військових витрат на 50% дозволить у найближчі кілька років відправити на Марс три експедиції.

В наш час людству варто перейнятися ідеєю єдності світу і переглянути пріоритети у розвитку. А космос буде символом співпраці. Краще будувати заводи на Марсі та Місяці, приносячи цим користь усім людям, ніж багато разів збільшувати і без того роздутий світовий ядерний потенціал. Є люди, які стверджують, що освоєння космосу може повременити. Зазвичай учені відповідають їм так: «Звичайно, може, адже всесвіт буде існувати вічно, а від мене, на жаль, немає».

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Історія освоєння космосу - найяскравіший приклад урочистості людського розуму над непокірною матерією у найкоротший термін. З того моменту, як створений руками людини об'єкт вперше подолав земне тяжіння і розвинув достатню швидкість, щоб вийти на орбіту Землі, пройшло лише трохи більше п'ятдесяти років - ніщо за мірками історії! Більшість населення планети швидко пам'ятає часи, коли політ на Місяць вважався чимось із області фантастики, а тих, хто мріє пронизати небесну вись, визнавали, у кращому разі, безпечними для суспільства божевільними. Сьогодні ж космічні кораблі не лише «борознять простори», успішно маневруючи в умовах мінімальної гравітації, а й доставляють на земну орбіту вантажі, космонавтів та космічних туристів. Більше того - тривалість польоту в космос нині може становити як завгодно тривалий час: вахта російських космонавтів на МКС, наприклад, триває по 6-7 місяців. А ще за минулі півстоліття людина встигла походити по Місяцю і сфотографувати її темну сторону, ощасливила штучними супутниками Марс, Юпітер, Сатурн і Меркурій, «дізнався в обличчя» віддалені туманності за допомогою телескопа «Хаббл» і всерйоз замислюється про колонізацію Марса. І хоча вступити в контакт з інопланетянами та ангелами поки не вдалося (принаймні офіційно), не будемо впадати у відчай - адже все ще тільки починається!

Мрії про космос та проби пера

Вперше у реальність польоту до далеких світів прогресивне людство повірило наприкінці 19 століття. Саме тоді стало зрозуміло, що якщо літальному апарату надати потрібну для подолання гравітації швидкість і зберігати її достатньо часу, він зможе вийти за межі земної атмосфери і закріпитися на орбіті, подібно до Місяця, обертаючись навколо Землі. Загвоздка була у двигунах. Існуючі на той момент екземпляри або надзвичайно потужно, але коротко «плювалися» викидами енергії, або працювали за принципом «ахне, хрясне і піде потроху». Перше більше підходило для бомб, друге – для возів. До того ж регулювати вектор тяги і цим впливати на траєкторію руху апарату було неможливо: вертикальний старт неминуче вів до її закруглення, і тіло в результаті валилося на землю, так і не досягнувши космосу; горизонтальний при такому виділенні енергії погрожував знищити навколо все живе (якби нинішню балістичну ракету запустили плашмя). Нарешті, на початку 20 століття дослідники звернули увагу на ракетний двигун, принцип дії якого був відомий людству ще з рубежу нашої ери: паливо згоряє в корпусі ракети, одночасно полегшуючи її масу, а енергія, що виділяється, рухає ракету вперед. Першу ракету, здатну вивести об'єкт межі земного тяжіння, спроектував Ціолковський 1903 року.

Вид на Землю з МКС

Перший штучний супутник

Перші живі істоти на орбіті

Успіх першого запуску окриляв конструкторів, і перспектива відправити в космос живу істоту і повернути її цілою і неушкодженою вже не здавалася неможливою. Усього через місяць після запуску «Супутника-1» на борту другого штучного супутника Землі на орбіту вирушила перша тварина – собака Лайка. Ціль у неї була почесна, але сумна - перевірити виживання живих істот в умовах космічного польоту. Більше того, повернення собаки не планувалося... Запуск та виведення супутника на орбіту пройшли успішно, але після чотирьох витків навколо Землі через помилку в розрахунках температура всередині апарату надмірно піднялася, і Лайка загинула. Сам супутник обертався в космосі ще 5 місяців, а потім втратив швидкість і згорів у щільних шарах атмосфери. Першими кудлатими космонавтами, що поверталися вітали своїх «відправників» радісним гавкотом, стали хрестоматійні Білка і Стрілка, що вирушили підкорювати небесні простори на п'ятому супутнику в серпні 1960 р. Їх політ тривав трохи більше доби, і за 7 днів. Весь цей час за ними спостерігали з екранів моніторів у Центрі управління польотами – до речі, саме через контрастність було обрано білих собак – адже зображення тоді було чорно-білим. За підсумками запуску також було доопрацьовано і остаточно затверджено сам космічний корабель - всього через 8 місяців в аналогічному апараті в космос вирушить перша людина.

Людина в космосі

Слідом за польотом Гагаріна знаменні віхи в історії освоєння космосу посипалися одна за одною: було здійснено перший у світі груповий космічний політ, потім у космос вирушила перша жінка-космонавт Валентина Терешкова (1963 р), відбувся політ першого багатомісного космічного корабля, Олексій Лей людиною, що здійснила вихід у відкритий космос (1965 р) - і всі ці грандіозні події - цілком заслуга вітчизняної космонавтики. Нарешті, 21 липня 1969 р. відбулася перша висадка людини на Місяць: американець Ніл Армстронг зробив той самий «маленький крок».

Найкращий вид у Сонячної системи

Космонавтика – сьогодні, завтра і завжди

Космос розкриває свої таємниці

Академік Благонравов зупинився на деяких нових досягненнях радянської науки: у сфері фізики космосу.

Починаючи з 2 січня 1959 року при кожному польоті радянських космічних ракет проводилося дослідження випромінювань на великих відстанях від Землі. Докладно вивчився відкритий радянськими вченими так званий зовнішній радіаційний пояс Землі. Вивчення складу частинок радіаційних поясів за допомогою різних сцинтиляційних та газорозрядних лічильників, що знаходилися на супутниках та космічних ракетах, дозволило встановити, що у зовнішньому поясі присутні електрони значних енергій до мільйона електронвольт і навіть вище. При гальмуванні в оболонках космічних кораблів вони утворюють інтенсивне пронизливе рентгенівське випромінювання. При польоті автоматичної міжпланетної станції у бік Венери було визначено середню енергію цього рентгенівського випромінювання на відстані від 30 до 40 тисяч кілометрів від центру Землі, що становить близько 130 кілоелектронвольт. Ця величина мало змінювалася зі зміною відстані, що дозволяє судити про постійний енергетичний спектр електронів у цій галузі.

Вже перші дослідження показали нестабільність зовнішнього поясу радіації, переміщення максимуму інтенсивності, пов'язані з магнітними бурями, що викликаються сонячними корпускулярними потоками. Останні виміри з автоматичної міжпланетної станції, запущеної у бік Венери, показали, що хоч ближче до Землі відбуваються зміни інтенсивності, але зовнішня межа зовнішнього поясу при спокійному стані магнітного поляпрактично протягом двох років залишалася постійною як за інтенсивністю, так і за просторовим розташуванням. Дослідження останніх років дозволили побудувати модель іонізованої газової оболонки Землі на основі експериментальних даних для періоду, близького до максимуму сонячної діяльності. Наші дослідження показали, що на висотах менше тисячі кілометрів основну роль відіграють іони атомарного кисню, а починаючи з висот, що лежать між однією та двома тисячами кілометрів, в іоносфері переважають іони водню. Протяжність зовнішньої області іонізованої газової оболонки Землі, так званої водневої «корони», дуже велика.

Обробка результатів вимірювань, проведених на перших радянських космічних ракетах, показала, що на висотах приблизно від 50 до 75 тисяч кілометрів за межами зовнішнього радіаційного поясу виявлено потоки електронів з енергіями, що перевищують 200 електронвольт. Це дозволило припустити існування третього зовнішнього поясу заряджених частинок з великою інтенсивністю потоків, але меншою енергією. Після пуску в березні 1960 року американської космічної ракети Піонер V були отримані дані, які підтвердили наші припущення про існування третього поясу заряджених частинок. Цей пояс, мабуть, утворюється внаслідок проникнення сонячних корпускулярних потоків у периферійні області магнітного поля Землі.

Були отримані нові дані щодо просторового розташування радіаційних поясів Землі, виявлено область підвищеної радіації у південній частині Атлантичного океанущо пов'язано з відповідною магнітною земною аномалією. У цьому вся районі нижня межа внутрішнього радіаційного поясу Землі опускається до 250 – 300 кілометрів від Землі.

Польоти другого та третього кораблів-супутників дали нові відомості, що дозволили скласти карту розподілу радіації за інтенсивністю іонів над поверхнею земної кулі. (Доповідач демонструє цю картку перед слухачами).

Вперше струми, створювані позитивними іонами, що входять до складу сонячного корпускулярного випромінювання, були зареєстровані поза магнітним полем Землі на відстані близько сотень тисяч кілометрів від Землі, за допомогою триелектродних пасток заряджених частинок, встановлених на радянських космічних ракетах. Зокрема, на автоматичній міжпланетній станції, запущеній до Венери, були встановлені пастки, орієнтовані на Сонце, одна з яких призначалася для реєстрації сонячного корпускулярного випромінювання. 17 лютого, під час сеансу зв'язку з автоматичною міжпланетною станцією, було зареєстровано проходження її через значний потік корпускул (із щільністю близько 109 частинок на квадратний сантиметр за секунду). Це спостереження збіглося зі спостереженням магнітної бурі. Такі досліди відкривають шляхи до встановлення кількісних співвідношень між геомагнітними збуреннями та інтенсивністю сонячних корпускулярних потоків. На другому і третьому кораблях-супутниках було вивчено у кількісному вираженні радіаційна небезпека, викликана космічними випромінюваннями поза земної атмосфери. Ці ж супутники були використані для дослідження хімічного складупервинного космічного випромінювання Нова апаратура, встановлена на кораблях-супутниках, включала фотоемульсійний прилад, призначений для експонування та прояву безпосередньо на борту корабля стосу товстошарових емульсій. Отримані результати мають велику наукову цінність з'ясування біологічного впливу космічних випромінювань.

Технічні проблеми польоту

Далі доповідач зупинився на низці суттєвих проблем, які забезпечили організацію польоту людини до космосу. Насамперед треба було вирішити питання про методи виведення на орбіту важкого корабля, для чого потрібно було мати потужну ракетну техніку. Таку техніку у нас створено. Однак недостатньо було повідомити корабель швидкість, що перевищує першу космічну. Потрібна була ще й висока точність виведення корабля на заздалегідь розраховану орбіту.

Слід на увазі, що вимоги до точності руху по орбіті надалі будуть підвищуватися. Це вимагатиме проведення корекції руху за допомогою спеціальних рухових установок. До проблеми корекції траєкторій примикає проблема маневру спрямованої зміни траєкторії польоту космічного апарату. Маневри можуть здійснюватися за допомогою імпульсів, що повідомляються реактивним двигуном на окремих спеціально вибраних ділянках траєкторій, або за допомогою тяги, що діє тривалий час, для створення якої застосовані двигуни електрореактивного типу (іонні, плазмові).

Як приклади маневру можна вказати перехід більш високо лежачу орбіту, перехід на орбіту, що входить у щільні шари атмосфери для гальмування і посадки в заданому районі. Маневр останнього типу застосовувався при посадці радянських кораблів-супутників із собаками на борту та при посадці корабля-супутника «Схід».

Для здійснення маневру, виконання ряду вимірювань та інших цілей необхідно забезпечити стабілізацію корабля-супутника та його орієнтацію в просторі, що зберігається протягом певного проміжку часу або змінюється за заданою програмою.

Переходячи до проблеми повернення на Землю, доповідач зупинився на таких питаннях: гальмування швидкості, захист від нагрівання під час руху в щільних шарах атмосфери, забезпечення приземлення у заданому районі.

Гальмування космічного апарату, необхідне гасіння космічної швидкості, може бути здійснено або за допомогою спеціальної потужної рухової установки, або за допомогою гальмування апарату в атмосфері. Перший із цих способів вимагає дуже великих запасів ваги. Використання опору атмосфери для гальмування дозволяє уникнути порівняно невеликими додатковими вагами.

Комплекс проблем, пов'язаних з розробкою захисних покриттів при гальмуванні апарату в атмосфері та організацією процесу входу з прийнятними для організму людини перевантаженнями, є складним науково-технічним завданням.

Бурхливий розвиток космічної медицини поставило на порядок денний питання про біологічну телеметрію як про основний засіб лікарського контролю та наукового медичного дослідження під час космічного польоту. Використання радіотелеметрії накладає специфічний відбиток на методику та техніку медико-біологічних досліджень, оскільки до апаратури, що розміщується на борту космічних кораблів, висувається низка спеціальних вимог. Ця апаратура повинна мати дуже невелику вагу, малі габарити. Вона має бути розрахована на мінімальне енергоспоживання. Крім того, бортова апаратура повинна стійко працювати на активній ділянці та при спуску, коли діють вібрації та перевантаження.

Датчики, призначені для перетворення фізіологічних параметрів на електричні сигнали, повинні бути мініатюрними, розрахованими на тривалу роботу. Вони повинні створювати незручностей космонавту.

Широке застосування радіотелеметрії в космічній медицині змушує дослідників звернути серйозну увагу на конструювання такої апаратури, а також погодження обсягу необхідної для передачі інформації з ємністю радіоканалів. Оскільки нові завдання, що стоять перед космічною медициною, призведуть до подальшого поглиблення досліджень, до необхідності значного збільшення кількості параметрів, що реєструються, потрібно впровадження систем, що запам'ятовують інформації, і методів кодування.

Насамкінець доповідач зупинився на питанні про те, чому для першої космічної подорожі був обраний саме варіант обльоту Землі по орбіті. Цей варіант був рішучий крок до завоювання космічного простору. Їм забезпечувалося дослідження питання вплив тривалості польоту людини, вирішувалася завдання керованого польоту, завдання управління спуском, входження у щільні верстви атмосфери і благополучного повернення Землю. У порівнянні з цим політ, здійснений нещодавно в США, є малоцінним. Він міг мати значення як проміжний варіант перевірки стану людини при етапі набору швидкості, при перевантаженнях під час спуску; але після польоту Ю. Гагаріна у такій перевірці вже не було потреби. У цьому вся варіанті експерименту безумовно переважав елемент сенсації. Єдину цінність цього польоту можна побачити у перевірці дії розроблених систем, що забезпечують входження в атмосферу та приземлення, але, як ми бачили, перевірка подібних систем, розроблених у нас у Радянському Союзі для складніших умов, була надійно здійснена раніше першого космічного польоту людини. Таким чином, в жодне порівняння не можуть бути поставлені досягнення, отримані у нас 12 квітня 1961, з тим, що до теперішнього часу було досягнуто в США.

І як би не намагалися, каже академік, вороже налаштовані стосовно Радянський Союзлюди за кордоном своїми вигадками зменшити успіхи нашої науки і техніки, весь світ оцінює ці успіхи належним чином і бачить, наскільки наша країна вирвалася вперед шляхом технічного прогресу. Я особисто був свідком того захоплення та захоплення, які були викликані звісткою про історичний політ нашого першого космонавта серед широких мас італійського народу.

Політ пройшов винятково успішно

Доповідь про біологічні проблеми космічних польотів зробив академік Н. М. Сисакян. Він охарактеризував основні етапи розвитку космічної біології та підбив деякі підсумки наукових біологічних досліджень, пов'язаних з космічними польотами.

Доповідач навів медико-біологічні характеристики польоту Ю. А. Гагаріна. У кабіні підтримувався барометричний тиск у межах 750 – 770 мм ртутного стовпа, температура повітря – 19 – 22 градуси Цельсія, відносна вологість – 62 – 71 відсоток.

У передстартовому періоді, приблизно за 30 хвилин до старту космічного корабля, частота серцевих скорочень склала 66 за хвилину, частота дихання – 24. спокійним.

У момент старту корабля і поступового набору швидкості частота серцебиття зросла до 140 – 158 за хвилину, частота дихання становила 20 – 26. Зміни фізіологічних показників активному ділянці польоту, за даними телеметричної запису електрокардіограм і пнеймограмм, були у допустимих межах. До кінця активної ділянки частота серцевих скорочень становила вже 109, а дихання – 18 за хвилину. Іншими словами, ці показники досягли значень, притаманних найближчому до старту моменту.

При переході до невагомості та польоту в цьому стані показники серцево-судинної та дихальної систем послідовно наближалися до вихідних значень. Так, вже на десятій хвилині невагомості частота пульсу досягла 97 ударів за хвилину, дихання – 22. Працездатність не порушилася, рухи зберегли координацію та необхідну точність.

На ділянці спуску, при гальмуванні апарату, коли знову виникали навантаження, було відзначено короткочасні, швидко минущі періоди почастішання дихання. Проте вже при підході до Землі дихання стало рівним, спокійним, із частотою близько 16 за хвилину.

Через три години після приземлення частота серцевих скорочень становила 68, дихання – 20 за хвилину, тобто величини, характерні для спокійного, нормального стану Ю. А. Гагаріна.

Все це свідчить про те, що політ пройшов винятково успішно, самопочуття та загальний стан космонавта на всіх ділянках польоту було задовільним. Системи життєзабезпечення працювали нормально.

Насамкінець доповідач зупинився на найважливіших чергових проблемах космічної біології.

Нещодавно людство вступило на поріг третього тисячоліття. Що чекає на нас у майбутньому? Напевно, виникне багато проблем, що вимагають обов'язкових рішень. За прогнозами вчених, 2050 року чисельність жителів Землі досягне цифри 11 млрд. осіб. Причому 94% приріст буде у країнах і лише 6% у промислово розвинених. Крім того, вчені навчилися уповільнювати процеси старіння, що суттєво збільшує тривалість життя.

Це веде до нової проблеми – нестачі продовольства. Наразі приблизно півмільярда людей голодують. З цієї причини щороку вмирають близько 50 мільйонів. Щоб прогодувати 11 мільярдів, потрібно буде вдесятеро збільшити виробництво продуктів харчування. Крім цього, знадобиться енергія для забезпечення життя всіх цих людей. А це веде до збільшення видобутку палива та сировини. Чи витримає планета таке навантаження?

Ну і не варто забувати про забруднення довкілля. З нарощуванням темпів виробництва як виснажуються ресурси, а й змінюється клімат планети. Машини, електростанції, заводи викидають у повітря таку кількість вуглекислого газу, що виникнення парникового ефекту зовсім поза горами. З підвищенням температури на Землі почнеться підвищення рівня води в Світовому океані. Все це найнесприятливішим чином позначиться на умовах життя людей. Навіть може спричинити катастрофу.

Дані проблеми допоможе вирішити Подумайте самі. Туди можна буде перемістити заводи, досліджувати Марс, Місяць, добувати ресурси та енергію. І все буде так, як у фільмах та на сторінках науково-фантастичних творів.

Енергія із космосу

Зараз 90% усієї земної енергії отримують шляхом спалювання палива в домашніх печах, автомобільних двигунах та котлах електростанцій. Кожні 20 років споживання енергії подвоюється. Наскільки ж вистачить природних ресурсівдля задоволення наших потреб?

Наприклад, те саме нафти? За прогнозами вчених, вона закінчиться через стільки років, скільки нараховує історія освоєння космосу, тобто через 50. Вугілля вистачить на 100 років, а газу приблизно на 40. До речі, атомна енергія теж відноситься до джерел, що вичерпуються.

Теоретично проблему пошуку альтернативної енергії було вирішено ще у 30-х роках минулого століття, коли вигадали реакцію термоядерного синтезу. На жаль, вона досі некерована. Але навіть якщо навчитися її контролювати і отримувати енергію в необмежених кількостях, це призведе до перегріву планети і незворотній зміні клімату. Чи існує вихід із цієї ситуації?

Тривимірна індустрія

Звісно, це освоєння космосу. Потрібно перейти з «двовимірної» промисловості в «трьохвимірну». Тобто, всі енергоємні виробництва потрібно перенести з поверхні Землі в космос. Але зараз робити це економічно невигідно. Вартість такої енергії буде в 200 разів вищою за електрику, отриману тепловим шляхом на Землі. Плюс великих фінансових вливань вимагатиме будівництво великих орбітальних станцій. Загалом, потрібно почекати, поки людство пройде наступні етапи освоєння космосу, коли буде вдосконалено техніку та знизиться вартість будівельних матеріалів.

Цілодобове сонце

Протягом усієї історії існування планети люди користувалися сонячним світлом. Однак потреба в ньому є не лише вдень. Вночі він потрібний набагато довше: для освітлення будівництв, вулиць, полів під час сільгоспробіт (посівної, збирання) тощо. А на Крайній Півночі Сонце взагалі не з'являється на небосхилі по півроку. Чи можна збільшити Наскільки реальне створення штучного Сонця? Сьогоднішні успіхи в освоєнні космосу роблять це завдання цілком здійсненним. Достатньо лише розмістити на орбіті планети відповідне пристосування на Землю. При цьому його інтенсивність можна буде міняти.

Хто вигадав рефлектор?

Можна сказати, що історія освоєння космосу в Німеччині розпочалася з ідеї створення позаземних рефлекторів, запропонованої німецьким інженером Германом Обертом у 1929 році. Подальший її розвиток можна простежити за роботами вченого Еріка Крафта зі США. Наразі американці як ніколи близькі до здійснення цього проекту.

Конструктивно рефлектор являє собою раму, на яку натягнута полімерна випромінювання сонця, що відображає. Напрямок світлового потоку буде здійснюватися або за командами Землі, або автоматично, за заданою заздалегідь програмою.

Реалізація проекту

США роблять серйозні успіхи в освоєнні космосу і наблизилися до реалізації цього проекту. Наразі американські фахівці досліджують можливість розміщення на орбіті відповідних супутників. Вони будуть прямо над Північною Америкою. 16 встановлених дзеркал відбивачів дозволять продовжити світловий день на 2 години. Два відбивачі планують направити на Аляску, що збільшить там світловий день на 3 години. Якщо використовувати супутники-рефлектори для продовження дня в мегаполісах, це забезпечить їх високоякісним і безтіньовим освітленням вулиць, магістралей, будівництв, що, безсумнівно, є вигідним з економічної точки зору.

Рефлектори у Росії

Наприклад, якщо висвітлювати з космосу п'ять міст, рівних за розмірами Москві, завдяки економії електроенергії витрати окупляться приблизно через 4-5 років. Причому система супутників-рефлекторів без жодних додаткових витрат може перейти на іншу групу міст. А як очиститься повітря, якщо енергія надходитиме не від електростанцій, що чадять, а з космічного простору! Єдина перешкода на шляху реалізації цього проекту в нашій країні – нестача фінансування. Тому освоєння космосу Росією йде не так швидко, як хотілося.

Позаземні заводи

Пройшло вже більше 300 років від дня відкриття Е. Торрічеллі вакууму. Це зіграло величезну роль розвитку техніки. Адже без розуміння фізики вакууму неможливо було створити ні електроніку, ні двигуни внутрішнього згоряння. Але все це стосується промисловості Землі. Важко уявити, які можливості дасть вакуум у справі, як освоєння космосу. Чому б не змусити галактику служити людям, збудувавши там заводи? Вони будуть перебувати в зовсім іншому середовищі, в умовах вакууму, низьких температур, потужних джерел сонячного випромінювання та невагомості.

Зараз складно усвідомити всі переваги даних факторів, але можна з упевненістю сказати, що відкриваються просто фантастичні перспективи і тема «Освоєння космосу шляхом будівництва позаземних заводів» стає актуальною як ніколи. Якщо сконцентрувати промені Сонця параболічним дзеркалом, можна зварювати деталі з титанових сплавів, нержавіючої сталі та інших. При плавці металів у земних умовах у яких потрапляють домішки. А техніці все більше потрібні надчисті матеріали. Як їх одержати? Можна "підвісити" метал у магнітному полі. Якщо його маса мала, то це поле його утримає. При цьому метал можна розплавити, пропускаючи через нього високочастотний струм.

У невагомості можна плавити матеріали будь-яких мас та розмірів. Не потрібні ні форми, ні тиглі для лиття. Також немає необхідності в подальшому шліфуванні та поліруванні. А плавитимуть матеріали або в звичайних, або в умовах вакууму можна здійснювати «холодне зварювання»: добре зачищені і підігнані один до одного поверхні металів утворюють дуже міцні з'єднання.

У земних умовах не вдасться зробити великі напівпровідникові кристали без дефектів, які знижують якість виготовлених із них мікросхем та приладів. Завдяки невагомості та вакууму можна буде отримати кристали з потрібними властивостями.

Спроби реалізації ідей

Перші кроки у здійсненні цих ідей було зроблено у 80-х роках, коли освоєння космосу в СРСР йшло повним ходом. 1985 року інженери запустили на орбіту супутник. За два тижні він доставив на Землю зразки матеріалів. Такі запуски стали щорічною традицією.

Того ж року у НВО «Салют» було розроблено проект «Технологія». Планувалося будівництво вагою 20 тонн і заводу вагою 100 тонн. Апарат забезпечили балістичними капсулами, які мали доставляти виготовлену продукцію на Землю. Проект так і не було реалізовано. Ви запитаєте чому? Це стандартна проблема освоєння космосу – нестача фінансування. Вона актуальна й у наш час.

Космічні поселення

На початку 20 століття вийшла фантастична повість К. Е. Ціолковського "Поза Землею". У ньому він описував перші галактичні поселення. В даний момент, коли вже є певні досягнення в освоєнні космосу, можна взятися за реалізацію цього фантастичного проекту.

У 1974 році професором фізики Прінстонського університету Джерардом О"Нілом був розроблений і опублікований проект колонізації галактики. Він пропонував розмістити космічні поселення в точці лібрації (місце, де сили тяжіння Сонця, Місяця та Землі компенсують один одного). Такі селища весь час будуть одному місці.

Про Ніл вважає, що в 2074 році більшість людей переселиться в космос і матиме необмежені харчові та енергетичні ресурси. Земля стане величезним парком, вільним від промисловості, де можна буде проводити свою відпустку.

Модель колонії

Мирне освоєння космосу професор пропонує розпочати з будівництва моделі радіусом 100 метрів. У такій споруді може розміститися приблизно 10 тисяч людей. Головне завдання цього поселення - будівництво наступної моделі, яка має бути в 10 разів більшою. Діаметр наступної колонії збільшується до 6-7 км, а довжина зростає до 20.

У науковому співтоваристві навколо проекту «Ніла» досі не вщухають суперечки. У пропонованих їм колоніях щільність населення приблизно така ж, як і в земних містах. А це досить багато! Особливо якщо враховувати, що у вихідні дні там не можна вибратися за місто. У тісних парках мало хто захоче відпочивати, навряд чи це можна порівняти з умовами життя на Землі, а як у цих закритих просторах будуть справи з психологічною сумісністю та потягом до зміни місць, чи захочуть люди там жити? Все ці питання поки що залишаються відкритими.

Висновок

У надрах Сонячної системи закладено незліченну кількість матеріальних та енергетичних ресурсів. Тому освоєння космосу людиною має зараз стати пріоритетним завданням. Адже у разі успіху отримані ресурси будуть служити на благо людей.

Поки що космонавтика робить у цьому напрямі перші кроки. Можна сказати, що це йде дитина, але згодом вона стане дорослою. Головна проблема освоєння космосу – це не брак ідей, а брак грошових коштів. Але якщо порівняти їх з витратами на озброєння, то сума не така вже й велика. Наприклад, скорочення світових військових витрат на 50% дозволить у найближчі кілька років відправити на Марс три експедиції.

В наш час людству варто перейнятися ідеєю єдності світу та переглянути пріоритети у розвитку. А космос буде символом співпраці. Краще будувати заводи на Марсі та Місяці, приносячи цим користь усім людям, ніж багаторазово збільшувати і так роздутий світовий ядерний потенціал. Є люди, які стверджують, що освоєння космосу може зачекати. Зазвичай вчені відповідають їм так: «Звичайно, може, адже всесвіт існуватиме вічно, а ось ми, на жаль, ні».

Людство веде свій початок із Африки. Але ми не залишилися там, не всі з нас – тисячі років наші предки розселялися континентом, а потім покинули його. І коли вони прийшли до моря, то збудували човни і попливли через великі відстані до островів, про існування яких знати не могли. Чому? Можливо, з тієї ж причини ми дивимося на Місяць і на зірки і запитуємо себе: а що там? Чи можемо ми туди потрапити? Адже ми, люди.

Космос, звичайно, нескінченно ворожіший для людей, ніж поверхня моря; покинути земну гравітацію складніше та дорожче, ніж відштовхнутися від берега. Ті перші човни були передовими технологіями свого часу. Мореплавці ретельно планували свої дорогі, небезпечні подорожі, і багато хто з них загинув, намагаючись з'ясувати, що там за горизонтом. Чому ми тоді продовжуємо?

Можна було б поговорити про незліченні технології, від невеликих продуктів для зручності до відкриттів, які дозволили запобігти масі смертельних випадків або врятувати купу життів хворих та поранених.

Можна було б поговорити про те, що чекаючи гарного удару метеорита, щоб приєднатися до нелітаючих динозаврів. І ви помітили, як міняється погода?

Можна було б поговорити про те, що всім нам легко та приємно працювати над проектом, який не включає вбивство собі подібних, який допомагає нам зрозуміти нашу рідну планету, шукати способи жити і, що особливо важливо, виживати на ній.

Можна було б поговорити про те, що забратися з Сонячної системи подалі - дуже непоганий план, якщо людству пощастить вижити в наступні 5,5 мільярда років, і Сонця розшириться достатньо, щоб підсмажити Землю.

Можна було б поговорити про все це: про причини, оселитися подалі від цієї планети, побудувати космічні станції та місячні бази, міста на Марсі та поселення на супутниках Юпітера. Всі ці причини приведуть нас до того, що ми подивимося на зірки за межами Сонця і скажемо: чи можемо ми дістатися туди? Чи будемо?

Це величезний складний, майже неможливий проект. Але коли це зупиняло людей? Ми народилися Землі. Чи залишимося ми тут? Ні звичайно.

Проблема: зліт. Подолати гравітацію

Відрив від Землі схожий на розлучення: хочеться якнайшвидше і щоб багажу поменше. Але потужні сили виступають проти – особливо гравітація. Якщо об'єкт лежить на поверхні Землі хоче вільно літати, йому потрібно відірватися зі швидкістю, що перевищує 35 000 км/год.

Це виливається у серйозний «упс» у грошовому еквіваленті. Щоб просто запустити марсохід «К'юріосіті», знадобилося 200 мільйонів доларів, один десятий бюджет місії, і будь-який екіпаж місії буде обтяжений обладнанням, необхідним для підтримання життя. Композитні матеріали подібні до сплавів екзотичних металів можуть знизити вагу; додайте до них більш ефективне та потужне паливо та отримайте потрібне прискорення.

Але найкращим способомзаощадити гроші буде можливість повторного використання ракети. «Чим вища кількість рейсів, то вище буде економічна віддача, - каже Лес Джонсон, технічний помічник Advanced Concepts Office NASA. – Це шлях до різкого зниження вартості». SpaceX Falcon 9, наприклад, багаторазовий. Чим частіше ви літаєте в космос, тим дешевшим це виходить.

Проблема: потяг. Ми надто повільні

Летіти через космос просто. Зрештою, це вакуум; ніщо не гальмуватиме вас. Але як розігнатися? Ось це складно. Чим більша маса об'єкта, тим більшу силу потрібно прикласти для його руху – а ракети дуже масивні. Хімічне паливо добре підходить для першого поштовху, але дорогоцінний гас згорить за лічені хвилини. Після цього шлях до супутників Юпітера триватиме п'ять-сім років. Але це довго. Нам потрібна революція.

Проблема: космічний сміття. Там, нагорі - мінне поле

Вітаємо! Ви успішно запустили ракету на орбіту. Але перш ніж ви прорветесь у зовнішній космос, до вас з тилу зайде пара старих супутників, що зображають комети, і спробує протаранити паливний бак. І немає більше ракети.

Це і вона дуже актуальна. Американська мережа космічного спостереження стежить за 17 000 об'єктів – кожен розміром з футбольний м'яч – які носяться навколо Землі на швидкості понад 35 000 км/год; якщо рахувати зі шматками до 10 сантиметрів у діаметрі, уламків буде понад 500 000. Кришки від фотоапаратів, плями фарби - все це може створити пробоїну в критичній системі.

Потужні щити – шари металу та кевлару – можуть захистити від крихітних шматочків, але ніщо не врятує вас від цілого супутника. 4000 таких обертається навколо Землі, більшість із них вже відпрацювали своє. Центр управління польотами вибирає найменш небезпечні маршрути, але відстеження не є ідеальним.

Зняти супутники з орбіти нереально - буде потрібна ціла місія, щоб захопити хоча б один. Отже, відтепер усі супутники повинні самостійно сходити з орбіти. Вони відпрацьовуватимуть зайве паливо, потім використовують прискорювачі або сонячні вітрила, щоб зійти з орбіти та згоріти в атмосфері. Включайте програму відпрацювання в 90% нових пусків або отримайте синдром Кесслера: одне зіткнення призведе до багатьох інших, які поступово залучать все орбітальне сміття, і тоді ніхто не зможе літати взагалі. Можливо, мине вік, перш ніж загроза стане невідворотною, або набагато меншою, якщо розгорнеться війна в космосі. Якщо хтось почне збивати ворожі супутники, це буде катастрофа, вважає Хольгер Крег, голова відділу космічного сміття в Європейському космічному агентстві. Світ у всьому світі потрібний для світлого майбутнього космічних подорожей.

Проблема: навігація. У космосі немає GPS

Deep Space Network, колекція антен у Каліфорнії, Австралії та Іспанії – це єдиний інструмент навігації в космосі. Починаючи студентськими зондами і закінчуючи «Новими горизонтами», що летить через пояс Койпера, все покладається на роботу цієї мережі. Надточний атомний годинник визначає, скільки необхідно сигналу, щоб дістатися від мережі до космічного апарату і назад, і навігатори використовують це для визначення положення апарату.

Але в міру зростання кількості місій мережа стає перевантаженою. Комутатор часто забитий. NASA швидко працює, щоб полегшити навантаження. Атомний годинник на самих апаратах скоротить час передачі вдвічі, дозволивши визначати відстані за допомогою одностороннього зв'язку. Лазери з підвищеною пропускною здатністю зможуть обробляти великі пакети даних, на зразок фотографій або відео.

Але що далі ракети йдуть від Землі, то менш надійними виявляються ці методи. Звичайно, радіохвилі рухаються зі швидкістю світла, але передачі в глибокий космос, як і раніше, займають годинник. І зірки можуть розповісти вам, куди йти, але вони надто далекі, щоб сказати, де ви знаходитесь. Для майбутніх місій експерт з навігації в глибокому космосі Джозеф Гвінн хоче спроектувати автономну систему, яка збиратиме зображення цільових та найближчих об'єктів і використовуватиме їхнє відносне місце для тріангуляції координат космічного апарату – без необхідності в наземному контролі. «Це буде як GPS на Землі, – каже Ґвінн. - Ви поміщаєте GPS-приймач у свій автомобіль, і проблему вирішено». Він називає це системою позиціонування глибокого космосу – DPS, якщо коротко.

Проблема: великий космос. Варп-двигунів поки що не існує

Найшвидший об'єкт, який люди колись будували, це зонд Helios 2. Зараз він мертвий, але якби звук міг поширюватися в космосі, ви почули б, як він свистить, проносячись повз Сонце на швидкості понад 252 000 км/год. Це в 100 разів швидше за кулю, але навіть рухаючись на такій швидкості, вам знадобилося б 19 000 років, за зірками. Ніхто поки що навіть не думає вирушати так далеко, бо єдине, що можна зустріти за такий час, - смерть від старості.

Щоб перемогти час, потрібно багато енергії. Можливо, доведеться розробляти Юпітер у пошуках гелію-3 для підтримки ядерного синтезу – за умови, що ви побудували нормальні термоядерні двигуни. Анігіляція речовини та антиречовини дасть більший вихлоп, але контролювати цей процес дуже складно. «Навряд чи ви стали робити це на Землі, - каже Лес Джонсон, який працює над божевільними космічними ідеями. - У космосі - так, тому якщо щось піде не так, ви не знищите континент». Як щодо сонячної енергії? Все, що потрібно, це вітрило розміром із невелику державу.

Набагато елегантніше було б зламати вихідний код Всесвіту – за допомогою фізики. Теоретичний двигун Алькубьерре міг би стискати простір перед кораблем і розширювати позаду, щоб матеріал між там, де ваш корабель ефективно рухався швидше світла.

Втім, легко сказати, але важко зробити. Людству знадобиться кілька ейнштейнів, що працюють у масштабах Великого адронного коллайдера, щоб ув'язати всі теоретичні викладки. Цілком можливо, що одного дня ми зробимо відкриття, яке все змінить. Але ніхто не робитиме ставку на випадковість. Тому що моменти відкриття потребують фінансування. Але зайвих грошей у фізиків сфери елементарних частинокі у NASA немає.

Проблема: Земля лише одна. Не сміливо вперед, а сміливо залишаємось

Кілька десятиліть тому фантаст Кім Стенлі Робінсон накидав майбутню утопію на Марсі, побудовану вченими перенаселеної Землі. Його трилогія про Марса показала переконливий привод колонізації Сонячної системи. Але насправді навіщо, якщо не заради науки, нам рухатись у космос?

Жага досліджень таїться у нас у душі - про такий маніфест багато хто з нас чув і не раз. Але вчені давно виросли із шинелі мореплавців. Термінологія першовідкривачів була популярна 20-30 років тому, - говорить Хайді Хаммел, яка займається розстановкою пріоритетів досліджень в NASA. З тих пір, як зонд «» пролетів повз Плутон в минулому липні, «ми досліджували кожен зразок середовища в Сонячній системі хоча б раз», каже вона. Люди, звичайно, можуть копатися в пісочниці та вивчати геологію далеких світів, але оскільки цим займаються роботи, немає потреби.

А як жадоба досліджень? Історії видні. Західна експансія була важким відлученням земель, і великих дослідників тоді вели здебільшого ресурси чи скарби. Тяга до мандрівок у людини проявляється найсильніше лише на політичному чи економічному тлі. Звичайно, знищення Землі, що насувається, може забезпечити деякі стимули. Ресурси планети виснажуються - і розробка астероїдів не здається безглуздою. Змінюється клімат - і космос вже здається трохи милішим.

Звісно, у такій перспективі немає нічого доброго. «З'являється моральна загроза, – каже Робінсон. - Люди думають, що якщо ми споганили Землю, ми завжди можемо вирушити до Марса чи зірок. Це згубно». Наскільки нам відомо, Земля залишається єдиним придатним для життя місцем у Всесвіті. Якщо ми покинемо цю планету, зробити це доведеться не за забаганням, а за потребою.