Eksploracja kosmosu: historia, problemy i sukcesy

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-12 11:42

Niedawno ludzkość weszła w próg trzeciego tysiąclecia. Co nas czeka w przyszłości? Z pewnością będzie wiele problemów wymagających wiążących rozwiązań. Według naukowców w 2050 roku liczba mieszkańców Ziemi osiągnie poziom 11 miliardów ludzi. Co więcej, 94% wzrostu nastąpi w krajach rozwijających się, a tylko 6% w krajach uprzemysłowionych. Ponadto naukowcy nauczyli się spowalniać proces starzenia, co znacznie wydłuża oczekiwaną długość życia.

To prowadzi do nowego problemu – niedoborów żywności. W tej chwili około pół miliarda ludzi głoduje. Z tego powodu co roku umiera około 50 milionów. Wyżywienie 11 miliardów wymagałoby 10-krotnego wzrostu produkcji żywności. Ponadto potrzebna będzie energia, aby zapewnić życie wszystkim tym ludziom. A to prowadzi do wzrostu produkcji paliw i surowców. Czy planeta wytrzyma takie obciążenie?

Cóż, nie zapomnij o zanieczyszczeniu środowiska. Wraz ze wzrostem tempa produkcjinie tylko zasoby się wyczerpują, ale zmienia się klimat planety. Samochody, elektrownie i fabryki emitują do atmosfery tak dużo dwutlenku węgla, że pojawienie się efektu cieplarnianego nie jest odległe. Wraz ze wzrostem temperatury na Ziemi rozpocznie się topnienie lodowców i wzrost poziomu wody w oceanach. Wszystko to niekorzystnie wpłynie na warunki życia ludzi. Może to nawet doprowadzić do katastrofy.

Te problemy pomogą rozwiązać eksplorację kosmosu. Myśl za siebie. Będzie można tam przenosić fabryki, eksplorować Marsa, Księżyc, wydobywać surowce i energię. A wszystko będzie jak w filmach i na kartach dzieł science fiction.

Energia z kosmosu

Teraz 90% całej energii Ziemi pozyskuje się ze spalania paliwa w domowych piecach, silnikach samochodowych i kotłach elektrowni. Zużycie energii podwaja się co 20 lat. Ile zasobów naturalnych wystarczy na zaspokojenie naszych potrzeb?

Na przykład ten sam olej? Zdaniem naukowców skończy się to za tyle lat, ile historia eksploracji kosmosu, czyli za 50. Węgiel starczy na 100 lat, a gaz na około 40. Swoją drogą, energia jądrowa to też niewyczerpalne źródło.

Teoretycznie problem znalezienia alternatywnej energii został rozwiązany w latach 30. ubiegłego wieku, kiedy wymyślono reakcję syntezy termojądrowej. Niestety nadal nie ma nad nią kontroli. Ale nawet jeśli nauczysz się go kontrolować i otrzymywać energię w nieograniczonych ilościach, doprowadzi to do przegrzania planety i nieodwracalnegozmiana klimatu. Czy istnieje wyjście z tej sytuacji?

Przemysł 3D

Oczywiście jest to eksploracja kosmosu. Konieczne jest przejście od przemysłu „dwuwymiarowego” do „trójwymiarowego”. Oznacza to, że wszystkie energochłonne gałęzie przemysłu muszą zostać przeniesione z powierzchni Ziemi w kosmos. Ale w tej chwili nie jest to ekonomicznie opłacalne. Koszt takiej energii będzie 200 razy wyższy niż energii elektrycznej wytwarzanej przez ciepło na Ziemi. Dodatkowo ogromne zastrzyki gotówki będą wymagały budowy dużych stacji orbitalnych. Ogólnie rzecz biorąc, musimy poczekać, aż ludzkość przejdzie przez kolejne etapy eksploracji kosmosu, kiedy technologia zostanie ulepszona, a koszty materiałów budowlanych zmniejszą się.

24/7 słońce

W całej historii planety ludzie używali światła słonecznego. Jednak potrzeba tego nie tylko w ciągu dnia. W nocy przyda się znacznie dłużej: do oświetlania placów budowy, ulic, pól podczas prac rolniczych (siew, żniwa) itp. A na Dalekiej Północy Słońce w ogóle nie pojawia się na niebie przez sześć miesięcy. Czy można wydłużyć godziny dzienne? Jak realistyczne jest stworzenie sztucznego słońca? Dzisiejsze postępy w eksploracji kosmosu czynią to zadanie całkiem wykonalnym. Wystarczy umieścić odpowiednie urządzenie na orbicie planety, aby odbijać światło w kierunku Ziemi. Jednocześnie można zmienić jego intensywność.

Kto wynalazł odbłyśnik?

Można powiedzieć, że historia eksploracji kosmosu w Niemczech rozpoczęła się od pomysłu stworzenia pozaziemskich reflektorów, zaproponowanych przez niemieckiego inżyniera HermannaOberth w 1929 roku. Jego dalszy rozwój można upatrywać w pracach naukowca Erica Krafta z USA. Teraz Amerykanie są bliżej niż kiedykolwiek realizacji tego projektu.

Strukturalnie odbłyśnik jest ramą, na której naciągnięta jest metalizowana polimerowa folia odbijająca promieniowanie słoneczne. Kierunek strumienia światła będzie wykonywany za pomocą poleceń z Ziemi lub automatycznie, zgodnie z wcześniej określonym programem.

Wdrożenie projektu

Stany Zjednoczone poczyniły znaczne postępy w eksploracji kosmosu i są bliskie realizacji tego projektu. Teraz amerykańscy eksperci badają możliwość umieszczenia na orbicie odpowiednich satelitów. Będą zlokalizowane bezpośrednio nad Ameryką Północną. 16 zainstalowanych luster odbijających wydłuży czas światła dziennego o 2 godziny. Planowane jest wysłanie dwóch reflektorów na Alaskę, co wydłuży tam liczbę godzin dziennych nawet o 3 godziny. Jeśli użyjesz satelitów reflektorowych do przedłużenia dnia w megamiastach, zapewni im to wysokiej jakości i bezcieniowe oświetlenie ulic, autostrad, placów budowy, co jest niewątpliwie korzystne z ekonomicznego punktu widzenia.

Reflektory w Rosji

Na przykład, jeśli pięć miast wielkości Moskwy zostanie oświetlonych z kosmosu, to dzięki oszczędności energii koszty zwrócą się za około 4-5 lat. Co więcej, system satelitów reflektorowych może przełączyć się na inną grupę miast bez dodatkowych kosztów. A jak oczyści się powietrze, jeśli energia nie będzie pochodzić z dymiących elektrowni, ale z kosmosu?przestrzeń! Jedyną przeszkodą w realizacji tego projektu w naszym kraju jest brak funduszy. Dlatego eksploracja kosmosu przez Rosję nie przebiega tak szybko, jak by chciała.

Rośliny pozaziemskie

Minęło ponad 300 lat od odkrycia próżni przez E. Torricelliego. Odegrało to ogromną rolę w rozwoju technologii. Wszakże bez zrozumienia fizyki próżni niemożliwe byłoby stworzenie ani elektroniki, ani silników spalinowych. Ale to wszystko dotyczy przemysłu na Ziemi. Trudno sobie wyobrazić, jakie możliwości da próżnia w takiej materii, jak eksploracja kosmosu. Dlaczego nie sprawić, by galaktyka służyła ludziom, budując tam fabryki? Będą w zupełnie innym środowisku, w warunkach próżni, niskich temperatur, silnych źródeł promieniowania słonecznego i nieważkości.

Teraz trudno jest uświadomić sobie wszystkie zalety tych czynników, ale możemy śmiało powiedzieć, że otwierają się po prostu fantastyczne perspektywy, a temat „Eksploracja kosmosu poprzez budowę pozaziemskich fabryk” staje się bardziej aktualny niż kiedykolwiek. Jeśli promienie słoneczne są skoncentrowane przez lustro paraboliczne, można spawać części wykonane ze stopów tytanu, stali nierdzewnej itp. Podczas wytapiania metali w warunkach ziemskich dostają się do nich zanieczyszczenia. A technologia coraz bardziej potrzebuje ultra czystych materiałów. Jak je zdobyć? Możesz "zawiesić" metal w polu magnetycznym. Jeśli jego masa jest niewielka, to to pole ją utrzyma. W takim przypadku metal można stopić, przepuszczając przez niego prąd o wysokiej częstotliwości.

W stanie nieważkości można stopić materiały o dowolnej masie i rozmiarze. Nie są potrzebnebez form, bez tygli do odlewania. Ponadto nie ma potrzeby późniejszego szlifowania i polerowania. A materiały będą topione w piecach konwencjonalnych lub słonecznych. W warunkach próżni można przeprowadzić „zgrzewanie na zimno”: dobrze oczyszczone i dopasowane powierzchnie metalowe tworzą bardzo mocne połączenia.

W warunkach naziemnych nie będzie możliwe wytwarzanie dużych kryształów półprzewodnikowych bez wad, które obniżają jakość mikroukładów i urządzeń z nich wykonanych. Dzięki nieważkości i próżni możliwe będzie uzyskanie kryształów o pożądanych właściwościach.

Próby wdrożenia pomysłów

Pierwsze kroki w realizacji tych pomysłów podjęto w latach 80., kiedy eksploracja kosmosu w ZSRR szła pełną parą. W 1985 roku inżynierowie wystrzelili satelitę na orbitę. Dwa tygodnie później dostarczył próbki materiałów na Ziemię. Takie premiery stały się coroczną tradycją.

W tym samym roku projekt „Technologia” został opracowany w organizacji pozarządowej „Salut”. Planowano zbudować statek kosmiczny ważący 20 ton i fabrykę ważącą 100 ton. Urządzenie zostało wyposażone w kapsuły balistyczne, które miały dostarczać wyprodukowane produkty na Ziemię. Projekt nigdy nie został zrealizowany. Zapytasz dlaczego? To standardowy problem eksploracji kosmosu - brak funduszy. Jest to istotne w naszych czasach.

Rozliczenia kosmiczne

Na początku XX wieku ukazała się fantastyczna opowieść K. E. Cielkowskiego „Z ziemi”. W nim opisał pierwsze osady galaktyczne. W chwili, kiedysą pewne osiągnięcia w eksploracji kosmosu, możesz podjąć się realizacji tego fantastycznego projektu.

W 1974 roku Gerard O'Neill, profesor fizyki na Uniwersytecie Princeton, opracował i opublikował projekt kolonizacji galaktyki. Zaproponował umieszczenie osad kosmicznych w punkcie libracji (miejscu, w którym siły przyciągania Słońca, Księżyca i Ziemi znoszą się nawzajem). Takie wioski zawsze będą w jednym miejscu.

O^'Neil wierzy, że w 2074 większość ludzi przeniesie się w kosmos i będzie miała nieograniczone zasoby żywności i energii. Ziemia stanie się ogromnym parkiem, wolnym od przemysłu, w którym będziesz mógł spędzić wakacje.

Modelowa kolonia O^'Nil

Spokojna eksploracja kosmosu, profesor proponuje zacząć od zbudowania modelu o promieniu 100 metrów. Obiekt ten może pomieścić do 10 000 osób. Głównym zadaniem tej osady jest zbudowanie kolejnego modelu, który powinien być 10 razy większy. Średnica kolejnej kolonii wzrasta do 6-7 kilometrów, a długość do 20.

W środowisku naukowym wokół projektu O^'Nile spory wciąż nie ustępują. W proponowanych przez niego koloniach gęstość zaludnienia jest mniej więcej taka sama jak w miastach lądowych. A to całkiem sporo! Zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę, że w weekendy nie można tam wyjechać z miasta. Mało kto chce odpocząć w ciasnych parkach. Trudno go porównać z warunkami życia na Ziemi. A jak będzie z psychologiczną zgodnością i chęcią zmiany miejsca w tych zamkniętych przestrzeniach?Czy ludzie będą chcieli tam mieszkać? Czy osady kosmiczne staną się miejscami rozprzestrzeniania się globalnych katastrof i konfliktów? Wszystkie te pytania są nadal otwarte.

Wniosek

W trzewiach Układu Słonecznego położona jest nieobliczalna ilość zasobów materiałowych i energetycznych. Dlatego eksploracja kosmosu przez ludzi powinna teraz stać się priorytetem. W końcu, jeśli się powiedzie, otrzymane środki będą służyły ludziom.

Jak dotąd astronautyka stawia pierwsze kroki w tym kierunku. Można powiedzieć, że to dziecko, ale z czasem stanie się dorosłym. Głównym problemem eksploracji kosmosu nie jest brak pomysłów, ale brak funduszy. Potrzebne są ogromne zasoby materialne. Ale jeśli porównamy je z kosztem uzbrojenia, to kwota nie jest tak duża. Na przykład zmniejszenie światowych wydatków wojskowych o 50% pozwoli na trzy ekspedycje na Marsa w ciągu najbliższych kilku lat.

W naszych czasach ludzkość powinna być przepojona ideą jedności świata i przemyśleć priorytety rozwoju. A przestrzeń będzie symbolem współpracy. Lepiej budować fabryki na Marsie i Księżycu, z korzyścią dla wszystkich ludzi, niż pomnażać i tak już rozdmuchany globalny potencjał nuklearny. Są ludzie, którzy twierdzą, że eksploracja kosmosu może poczekać. Naukowcy zwykle odpowiadają na nie w ten sposób: „Oczywiście, może, ponieważ wszechświat będzie istniał wiecznie, ale my niestety nie”.