О проектах полета землян в дальний Космос

Земляне в настоящее время запускают в дальний Космос лишь автоматические корабли. Так, они послали в просторы Вселенной два корабля «Вояджер 1 и 2», которые уже ушли за пределы Солнечной системы и несут на себе информацию о жителях Земли. Однако пока еще никто не сообщил о перехвате этих кораблей!

В декабре 1985 г. в Советском Союзе были запущены две автоматические станции «Вега 1 и 2» к Венере и комете Галлея. С их помощью был получен ряд ценных сведений о нашей соседке Венере и комете Галлея. Эти станции прошли около кометы на расстоянии 8 и 9 тыс. км. Данные этих аппаратов были использованы для коррекции западноевропейской межпланетной станции «Джотто», которая смогла подойти к комете Галлея на расстояние 605 км и сфотографировать ее.

Весьма оригинальный проект в 2005 г. осуществило американское агенство НАСА. Оно запустило к комете Темпл-1 автоматический корабль «Дип Импакт». Этот корабль удалился от Земли на 133 млн км и с расстояния 800 тыс. км выпустил в комету снаряд-зонд «Импактор» массой 370 кг. Этот зонд через 23,5 ч врезался в комету со скоростью 10,6 км/с. Энергия удара оказалась эквивалентной взрыву 5 т тротила. По выброшенному облаку пыли и газов ученые установили основные составляющие компоненты кометы. Эти сведения «Дип Импакт» передал на Землю, совершая полет вокруг кометы. Ученые отметили, что сама комета практически не отреагировала на удар и не изменила траектории своего полета в космическом пространстве.

Рис. 5.3. Секториальная структура магнитного поля Солнца в плоскости эклиптики с указанием орбит Земли (З) и Марса (М)

Автоматические космические станции используются не только для изучения комет и астероидов, но и для слежения за нашим светилом. Известно, что Солнце, как и Земля, является магнитным телом и испускает из своих полюсов магнитные силовые линии. Эти линии при вращении Солнца вокруг своей оси закручиваются в спираль Архимеда (рис. 5.3). При этом образуются 4 сектора магнитного поля. Направление магнитных полей в соседних секторах противоположно. При вращении Солнца за один оборот (27 суток) токовый слой 4 раза пересекает планеты, и в частности Землю. Заметим, что ток по поверхности раздела течет в направлении, перпендикулярном к магнитным силовым линиям. Земля на переход через пограничную поверхность раздела тратит двое суток. Геомагнитное поле при этом испытывает возмущение. Это приводит к возникновению на Земле магнитных бурь, отрицательно влияющих на живые организмы, в том числе и на человека. Так от них страдает от 25 до 30 % жителей нашей планеты.

Рис. 5.4. Пространственная структура плазменного пояса солнечной короны с указанием орбит планет от Меркурия до Юпитера

Схема, показанная на рис. 5.3, соответствует спокойному Солнцу. В период высокой активности нашего светила токовый слой переходит из плоского в гофрированный (рис. 5.4). Земля в процессе своего движения по орбите при этом будет находиться то под токовым слоем, то над ним (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Меридиональный разрез плазменного межпланетного
магнитного поля Солнца

Магнитные бури, возникающие при пересечении пограничных поверхностей раздела, имеют определенную периодичность, поэтому геофизики научились их довольно точно прогнозировать.

Более сильные магнитные бури возникают при вспышках на Солнце. При этом в окружающее пространство выбрасываются огромные сгустки плазмы (плазмоиды). Распространяются они вдоль магнитных силовых линий Солнца и, попадая в магнитосферу Земли, оказывают возмущение на геомагнитное поле. Это и приводит к возникновению мощных магнитных бурь на нашей планете, которые в еще большей степени оказывают влияние на живые существа.

В обычной ситуации приближение магнитных бурь этого вида мы можем узнавать всего за несколько часов до их начала. Этого не достаточно для того, чтобы заранее принять профилактические меры от их воздействия. Решать эту задачу можно лишь путем запуска к Солнцу специальных автоматических станций, которые бы следили за нашим светилом и передавали на наземные станции информацию об этих вспышках. Это позволило бы землянам заранее принять необходимые профилактические меры, чтобы уберечься от этих мощных электромагнитных полей.

Для слежения за вспышками на Солнце НАСА в октябре 2006 г. отправило к Солнцу две идентичные космические станции «Стерио». В космос их вывела ракета-носитель «Дельта». Этот проект обошелся США в 550 млн долларов. В течение первых двух месяцев они находились недалеко друг от друга (рис. 5.6). Затем под действием гравитационного поля Луны они разошлись на огромное расстояние, заняв позиции слежения за светилом с разных сторон. Эту задачу они должны выполнять на протяжении двух лет. В этот период они стали подобны двум огромным глазам, следящим за солнцем. Ученые с их помощью будут изучать природу мощных солнечных вспышек, вызывающих на Земле интенсивные магнитные бури. Сведения о них с помощью двух таких глаз мы сможем узнавать за несколько дней до их начала. Причем получаемое Землей изображение светила будет трехмерным.

После осмысливания всей полученной информации о нашем светиле ученые намерены запускать новые космические станции для слежения за Солнцем в последующие времена.

Серьезно о проектах пилотируемых полетов в дальний Космос можно говорить лишь после осуществления нескольких экспедиций землян к планете Марс. После их тщательного анализа можно начать подготовку для полета к Юпитеру и к окраинам Солнечной системы, и далее в Космос. Тем не менее уже сейчас как отдельные агенства, так и корпорации стали оглашать свои проекты полета в дальний Космос. Так, американская фирма «Рэнд корпорэйшн» сообщила, что первый полет к Юпитеру человек может осуществить в 2030 г., полет в пределы всей Солнечной системы – в 2040 г., а окраин этой системы может достичь в 2055 г!

Рис. 5.6. Стартовавшие с Земли (1) спутники (2) будут наблюдать за Солнцем (3), как два огромных глаза

При полете человека к звездам одной из важнейших задач является создание необходимых двигателей. Для испытаний таких двигателей вначале необходимо будет отправить в космос беспилотные корабли и вернуть их на Землю. После ряда испытаний таких двигателей можно будет отправлять корабли с людьми в дальний Космос.

Ученые для реализации таких полетов предлагают различные системы двигателей. В настоящее время для этих целей рекомендуют использовать космические паруса и термоядерные реакторы.

Ряд ученых для полетов в пределах Солнечной системы предлагают создать алюминиевый парус площадью порядка 5 км2 и толщиной порядка одной десятимиллионной миллиметра. Масса такого пленочного двигателя будет чуть больше 1 кг. Улавливая солнечное излучение, такие паруса будут двигать корабль вдаль от светила. Для полета за пределы Солнечной системы сообщать импульс энергии таким звездолетам предлагают использовать мощный луч мазера. С его помощью корабль можно разгонять до скорости 60 тыс. км/с.

Некоторые ученые предлагают делать такие паруса не плоскими, а в виде зонтика. На этом принципе они считают возможным создать парус и для движения в обратном направлении. Для этой цели в конце пути от зонтичного паруса должно отделиться внешнее кольцо, которое послужит зеркалом-отражателем лучей мазера. Этот отраженный луч и будет толкать корабль с остатками паруса к Земле. Луч мазера может быть использован и для торможения корабля при посадке на Землю. С помощью такого двигателя к ближайшей звезде можно слетать примерно за 50 лет.

Другие ученые для полета к звездам предлагают использовать термоядерные двигатели. В качестве сырья для них рекомендуют применять дейтерий и гелион (гелий-3). Соединение ядер этих изотопов дает альфа-частицу и протон, то есть только заряженные частицы. Их движением можно управлять с помощью магнитного поля. В итоге упрощается радиационная защита космонавтов. Запасы дейтерия на Земле велики. Только в океанических водах его содержание достигает 5 · 1013 т. Извлечение дейтерия из воды — непростая задача, но вполне осуществимая. Гораздо больше трудностей возникает при получении гелиона. Специалисты подсчитали, что для реализации данного проекта потребуется порядка 30 тыс. т гелиона. Производство такого количества изотопа не по плечу даже земной энергетике наступившего века. Поэтому для его добычи предлагают использовать атмосферу Юпитера, содержащую 17 % гелия. Содержание гелиона в обычном гелии составляет примерно одну стотысячную процента. И тем не менее ученые считают, что запасов гелиона на Юпитере может хватить для заправки миллионов звездолетов. Для этой цели предлагается запускать в атмосферу Юпитера сотни аэростатов с сепараторами. Вывоз готоаого продукта с Юпитера можно осуществлять с помощью мощных космотанкеров, конечным пунктом которых будет космодром на Луне. На ней проектируется и сборка звездолетов. Ученые считают, что в экспедицию к ближайшей звезде придется отправить порядка 100 – 200 человек. Именно с таким количеством людей в среднем приходится вступать в контакт каждому человеку при его жизни. Длительность полета в один конец составит порядка 50 лет. Таким образом, на Землю могут вернуться лишь дети и внуки космонавтов. Подготовку космонавтов для таких полетов будут вести с детского возраста.

Ученые НАСА заявили, что во второй половине ХХI века они планируют послать в дальний Космос экспедицию со 180 космонавтами для поиска обитаемых планет за пределами Солнечной системы. В экспедицию должны отправиться молодые люди. Начатое ими дело в дальнейшем полете продолжат потомки, родившиеся на борту корабля.

В январе 2001 г. весь мир облетело сообщение американских агенств о разработке  в США  проекта  грандиозного  звездолета,  рассчитанного  на  1 млн человек и крейсерскую скорость 2 млн км/ч. Звездолет будет иметь длину около 2 км и представлять собой цилиндр, состоящий из десяти находящихся друг над другом палуб. На девяти палубах проектируется разместить жилые помещения и склады. Каждому пассажиру планируется отвести по 12 м2 жизненного пространства. Верхняя 10-я палуба предназначается для размещения парков, стадионов и концертных залов. Такие удобства предусматриваются для того, чтобы на звездолете смогли вынести невероятно длительное путешествие как минимум 300 поколений потомков землян, отправившихся к далеким звездам. Сооружение звездолета планируется осуществить на орбите нашей планеты в течение 400 лет. Полет на таком корабле к звездам может быть осуществлен как минимум через 500 лет.

В настоящее время пока никто не собирается направлять экспедицию с людьми в космос, поэтому многие ученые считают, что прежде чем ее осуществлять, нужно будет на первом этапе изучения окрестностей далеких звезд использовать автоматические космические станции с высокоинтеллектуальными роботами (машинами фон Неймана). Такие роботы проще приспособить для длительных космических полетов на специально споектированных ракетах. Они должны будут выполнять всевозможные операции, а также обладать способностью саморемонта и воспроизводства себе подобных роботов. Достигнув цели полета, такой робот из местных материалов должен будет создать 3-4 своих двойника и направить их к следующим звездам, и так далее. Стоимость одной такой экспедиции должна быть сопоставимой с затратами на осуществление программы «Аполлон» с полетами астронавтов на Луну, то есть порядка 25 млрд долларов. Разумеется, современная наука к созданию таких роботов еще не готова.Предлагаются также проекты запуска к окрестностям далеких звезд законсервированных зондов. Такой зонд в виде спутника может летать в пассивном состоянии миллионы лет и ждать момента, когда жизнь на обследуемой планете дойдет до «кондиции», то есть достигнет технологической стадии и начнет распространять в окружающее пространство радиоволновое излучение. Когда интенсивность этого излучения достигнет определенного «порога», зонд автоматически выйдет из пассивного состояния и сообщит пославшей его цивилизации о происшедшем событии.

Related posts:

  1. Астероиды для потребностей землян