Po 50 letih se človeštvo načrtuje vrnitve na Luno in nekoliko kasneje napoveduje polet na Mars. Vendar pa je malo verjetno, da bi se ljudje v bližnji prihodnosti bistveno odmaknili od zemeljske orbite: pri tem motijo številni dejavniki.
Vesolje ni le zadnja, ampak tudi najnevarnejša meja. To je najbolj skrajno od možnih okolij, a prav skozi njega leži pot v nove svetove. Da bi do njih prišel, si bo moral človek izmisliti nove motorje, se naučiti vzdržati sevanja, ne umreti od naključne praske in ne bo nor. Ali je možno?
Z dostavo na dom
Med potovanjem na eksoplanete (vesoljska telesa zunaj osončja) glavna težava sodobnih raziskovalcev - tako živih kot avtomatikov - ne bodo neznani pogoji študijskih predmetov, temveč sam čas, ki je potreben za takšno podjetje. NASA je izpostavila glavne težave, ki bodo nastale zaradi dejstva, da bo z najbolj optimalnim razvojem tehničnih sredstev pot trajala leta.
Dandanes glavni motorji temeljijo na kemičnih procesih: gorivo in oksidant sežgeta, da nastaneta vroči plin. Zaradi ogrevanja izpušni plini z visoko hitrostjo iztekajo iz šobe rakete, ki raketo potiskajo v nasprotni smeri. Žal takšni motorji človeku puščajo malo manevrskega prostora, saj je hitrost pretoka plina omejena s temperaturo zgorevanja. Celo teoretično je potovanje do zvezd na motorjih s kemičnim pogonom nerealno s sedanjo stopnjo tehnologije. Torej, vesoljsko plovilo, najbolj oddaljeno od Zemlje, Voyager-1, ki je bilo izstreljeno leta 1977, je v 40 letih prevozilo več kot 21 milijard km. To je brez pretiravanja astronomska številka, toda tudi Voyager-1 bo v takšnem stanju dosegel zvezdo AC +79 3888 (17 svetlobnih let od Sonca), proti kateri leti s hitrostjo približno 62.000 km / h, le po 40.000 let.
Sodobne vesoljske sonde lahko razvijejo še večje hitrosti. Na primer, Jupiterjev umetni satelit Juno je sposoben doseči približno 250.000 km / h, medtem ko bo nedavno lansirana Parkerjeva sončna sonda pospešila do 692.000 km / h. Toda v teh projektih je med drugim dosežena velika hitrost zaradi gravitacijskih manevrov: sonda prehaja blizu planeta in jo odnaša "s seboj", pospešuje do svoje orbitalne hitrosti. To je priročno v našem sistemu, vendar premalo za hitro potovanje do zvezd: zunaj osončja ne bo nobenih predmetov za gravitacijski manever. Poleg tega, dlje kot je planet od zvezde, počasneje se premika.
Ena od možnih rešitev težave je ionski pogon. Načelo njegovega delovanja temelji na ustvarjanju reaktivnega potiska na osnovi ioniziranega plina: elektroni se odtrgajo iz molekul, nastali nabiti ioni pa se pospešijo v električnem polju. Tako je mogoče doseči višje pretoke snovi iz šob, poleg tega pa je ta pristop bolj energetsko učinkovit (za pospeševanje se porabi manj goriva). Kot rezultat tega ionski motorji teoretično omogočajo doseganje neslutenih hitrosti: po mnenju raziskovalcev je Mars mogoče doseči v samo 39 dneh namesto v sedmih mesecih, kar bo skupno porabljeno na poti do Rdečega planeta z modulom InSight, ki naj bi na Mars pristal letos novembra. Na žalost so obstoječi ionski potiski prešibki in jih je mogoče uporabiti le za korekcijo orbite.
Promocijski video:
V Rusiji se državna korporacija "Rosatom" ukvarja s projektom jedrskega motorja za kozmonavtiko, podrobnosti še niso bile razkrite
Radikalnejši pristop, vsaj za kolonizacijo sončnega sistema, so lahko jedrski raketni motorji. Jedrski vir se segreva z razpadom radioaktivne snovi, segreva delovno tekočino, ki lahko odteče s precej večjo hitrostjo kot tista, ki nastane pri zgorevanju goriva in oksidanta v kemičnem motorju. Ta pristop so poskušali uporabiti na začetku vesoljske dobe, med hladno vojno. Vendar do zdaj njihovo uporabo omejujeta dva dejavnika. Neželeno je metati veliko količino radioaktivnih snovi v orbito: kot kaže praksa, včasih lahko pade nazaj. Poleg tega takšen motor zahteva resno hlajenje, v vesolju pa lahko toploto oddaja samo sevanje, ki odvaja energijo relativno počasi, kar omejuje moč jedrskih motorjev. Šibke jedrske motorje je lažje nadomestiti z ionskimi motorji, ki so manj nevarni za Zemljo, ali bolj znanimi reaktivnimi motorji, ki jih poganja kemično gorivo.
Z uporabo sodobnih materialov in tehnologij zdaj različne države poskušajo razviti zmogljivejše modele jedrskih in ionskih motorjev. Potencialno bodo omogočili več mesecev, da pridejo do Saturna (za misijo Cassini je ta pot trajala sedem let). Danes se jedrski motorji razvijajo, na primer v ZDA: leta 2017 sta NASA in BWXT Nuclear Energy podpisala pogodbo o razvoju motorja. V Rusiji se državna korporacija Rosatom ukvarja s projektom jedrskega motorja za kozmonavtiko, podrobnosti niso razkrile.
Nevarno okolje
Tudi ob prisotnosti motorjev, ki v nekaj mesecih ali letih omogočajo doseganje oddaljenih planetov ali celo zvezd, ostaja odprto vprašanje varnosti posadke takšne ladje. In glavna grožnja ne bodo tujci ali asteroidi, temveč sevanje. Ionizirajoče sevanje lahko poškoduje DNK, povzroči težave pri delovanju skoraj vseh telesnih sistemov in razveljavi vsako, tudi najbolj premišljeno vesoljsko podjetje s sodelovanjem osebe.
Če danes govorimo o cenovno ugodnejši možnosti (polet na Mars), potem postaja sevanje ena glavnih težav, s katerimi se bodo soočali astronavti. Če je na Zemlji človek zaščiten z atmosfero in magnetnim poljem planeta, potem so že na ISS kozmonavti izpostavljeni sevanju desetkrat močneje. Let na Rdeči planet s trenutno stopnjo razvoja tehnologije bo trajal približno 7 mesecev. K temu je treba dodati čas, preživet na Marsu, ki nima zaščitnega magnetnega polja in goste zemeljske atmosfere, prav tako pa je treba upoštevati tudi pot nazaj. Če povzamemo vsa tveganja, lahko le sončna grožnja s soncem postane smrtonosna za četrti planet. Zato npr. Orion, ki ga razvija Lockheed Martin, bo opremljen s posebnim zaščitenim zavetjem v primeru prekomerne sončne aktivnosti in velikega sproščanja radioaktivnih delcev. Upoštevajte, da se na ISS trenutno uporablja podobna rešitev.
Od antičnih časov bi lahko vulkanska aktivnost na Luni in Marsu zapustila številne kilometre predorov do širine 1 km.
Če govorimo o planetarni ekspanziji, potem znanstveniki za to predlagajo, da se v prihodnosti uporabi magnetni ščit ali teraformiranje. Obstaja proračunska možnost: italijanski raziskovalci so predlagali koncept za poravnavo tako imenovanih lavnih cevi - kanalov v debelini planeta, ki so nastali med neenakomernim hlajenjem lave. Sevanje iz vesolja v njih bo minimalno, saj ga bodo oslabele zgornje plasti Marsa. V tem primeru se ne bojijo nevihte in drugih groženj na planetih z atmosfero.
Domnevajo, da bi od starih časov vulkanske aktivnosti na Luni in Marsu lahko ostalo veliko kilometrov predorov do širine 1 km, v temi katerih bi se zgodovina kolonizacije nebesnih teles s strani človeka lahko dobro začela.
Poleg sevanja mora človek še vedno rešiti številne težave: zagotoviti neprekinjeno in zanesljivo oskrbo s kisikom, rešiti težavo s prehrano, se naučiti, da se z istimi ljudmi že dolgo druži itd. Ni treba posebej poudarjati, da med pogojno misijo tudi na najbližjih planetih bodo morali astronavti reševati zdravstvene težave sami, na primer odstraniti apendicitis? Trenutno se vsi, ki gredo v vesolje, podvržejo številnim preizkusom, vendar jih je preprosto nemogoče zavarovati pred vsem. Kot so poudarili raziskovalci, se bo šestčloveška ekipa med 900-dnevno plovbo na Mars skoraj neizogibno srečala vsaj z enim primerom, ko eden od članov posadke potrebuje nujno pomoč. Nekaj upanja daje rusko-evropski poskus "Mars-500"med katerim je posadka šestih ljudi v zaprti sobi na Zemlji 520 dni uspešno živela "v letu" in se spopadala s psihološkimi in zdravstvenimi težavami.
Dragi prostor
Financiranje je temelj vesoljskih projektov in velika večina nerealiziranih vesoljskih projektov je na tej stopnji spodletela. Celo popolnoma avtomatizirani projekti, kot je rover Curiosity, so vredni več milijard dolarjev. Polet človeka na Mars je ocenjen na trenutke dražje.
Celo projekti, pri katerih ni treba razmišljati o sistemih za življenjsko podporo, se ljudje pogosto soočajo s težavami financiranja zaradi visokih stroškov tehnologije. Na primer, stroški orbitela Jamesa Webba so že presegli 9 milijard dolarjev, načrtovali pa so ga v vesolje pred 10 leti. Če govorimo o stroških misij s posadko, je bil najbolj osupljiv primer projekta Mednarodne vesoljske postaje. Ocenjena je na 150 milijard dolarjev in je ena najdražjih inženirskih struktur na svetu.
Poleg tega financiranje enega samega projekta ne zagotavlja njegovega uspeha. Takšni projekti potrebujejo dobro razvito znanstveno bazo, pa tudi proizvodne zmogljivosti in infrastrukturo, ki lahko podpirajo postajo. Samo ZDA za to porabijo tri milijarde dolarjev letno.
Po izračunih Nasine stroški za pripravo, pripravo in izvedbo misije na Mars v 30 letih lahko presežejo 450 milijard dolarjev, po nekaterih ocenah pa bodo skupni stroški projekta 1,5 bilijona dolarjev! Fantastičen znesek glede na proračun ameriške letalske vesoljske agencije, ki letno znaša približno 20 milijard dolarjev. Celoten obseg sodobnega trga vesoljskih storitev in tehnologij dosega 350 milijard dolarjev, zato stroški odprave niso nič manj problem kot sevanje v vesolje.