لطالما كانت البشرية تضع خططًا لمستقبل رحلات الفضاء السحيق. ولكن كيف ستكون هذه الرحلات؟ ما نوع السفن التي سنستخدمها للتنقل عبر مساحات الكون؟
فهل ستكون هذه السفن كبيرة إلى درجة أن يكون بداخلها مساحة كافية لبناء مستوطنات أو حتى مدن بأكملها، كما رأينا أكثر من مرة في العديد من أفلام الخيال العلمي؟ أم أنها ستكون أكثر واقعية وتمثل محطات فضائية مدارية كبيرة؟ السؤال الرئيسي في هذه المقالة هو مدى قرب مفاهيم المستعمرات الفضائية المقترحة في الخيال العلمي من الواقع.
محطات فضائية عملاقة بحجم القمر. محطات ضخمة على شكل حلقة تدور في مدار العوالم الغريبة. مدن ضخمة تنجرف في أجواء الكواكب الغريبة. اليوم سننظر في كل هذه المفاهيم ونكتشف مدى قابليتها للتطبيق.
ستعلق على هذه الفكرة أو تلك سيندي دو، زميلة الأبحاث وطالبة الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهي شخص يعتقد بصراحة أن مشروع Mars One محكوم عليه بالفشل منذ البداية، وعالمة كتبت مقالاً ورقة علمية جادة تتناول قضايا تتعلق بحياتنا المستقبلية المحتملة في الفضاء.
وفقا لدو، هناك ثلاثة أشياء يجب أخذها بعين الاعتبار عند النظر في أي إمكانية لسكن الإنسان في الفضاء. نحن بحاجة إلى النظر في الموطن، وما نريده من هذا الموطن وما هو حجمه. وهذه المعايير الثلاثة هي التي يمكن أن تشير إلى إمكانية أو استحالة المشروع برمته. لذلك، دعونا نلقي نظرة على عدة خيارات للإسكان الفضائي التي يقدمها لنا الخيال العلمي، ونكتشف مدى واقعية وعقلانية استخدامها.
محطة فضائية متنقلة مثل نجمة الموت
يعرف كل محبي أفلام الخيال العلمي تقريبًا ما هي نجمة الموت. هذه محطة فضائية كبيرة باللون الرمادي ومستديرة من ملحمة فيلم حرب النجوم، والتي تشبه القمر إلى حد كبير. هذه مدمرة كوكب بين المجرات، وهي في الأساس كوكب اصطناعي مصنوع من الفولاذ ويسكنه جنود العاصفة.
هل يمكننا حقًا بناء مثل هذا الكوكب الاصطناعي والتجول في مساحات المجرة عليه؟ من الناحية النظرية - نعم. وهذا وحده سوف يتطلب قدرا لا يصدق من الموارد البشرية والمالية.
يقول دو: "إن إنشاء محطة بحجم نجمة الموت سيتطلب كمية هائلة من المواد".
إن مسألة بناء نجمة الموت - ليست مزحة - قد أثيرت من قبل البيت الأبيض الأمريكي، بعد أن أرسلت الجمعية التماسا مماثلا للنظر فيه. كان الرد الرسمي من السلطات هو أنه ستكون هناك حاجة إلى 852.000.000.000.000.000 دولار لبناء الفولاذ وحده.
لنفترض أن المال ليس مشكلة وأن نجمة الموت قد تم بناؤها بالفعل. ماذا بعد؟ وبعد ذلك يأتي دور الفيزياء القديمة الجيدة. وسوف يتحول هذا إلى مشكلة حقيقية.
يتابع دو: "لكي تكون قادرًا على دفع نجم الموت عبر الفضاء، فإن ذلك سيتطلب قدرًا غير مسبوق من الطاقة".
"كتلة المحطة ستكون معادلة لكتلة ديموس، أحد أقمار المريخ. فالبشرية ببساطة لا تملك القدرات والتقنيات اللازمة لبناء محرك قادر على تحريك مثل هؤلاء العمالقة.
المحطة المدارية "ديب سبيس 9"
لذلك، اكتشفنا أن نجم الموت كبير جدًا (على الأقل في رأي اليوم) بحيث لا يسمح له بالسفر في الفضاء. ولعل بعض المحطات الفضائية الأصغر حجماً، مثل Deep Space 9، حيث تدور أحداث سلسلة Star Trek (1993-1999)، ستساعدنا. في هذه السلسلة، تقع المحطة في مدار كوكب باجور الخيالي وهي موطن ممتاز ومركز تجاري حقيقي للمجرة.
يقول دو: "مرة أخرى، سيتطلب بناء محطة كهذه الكثير من الموارد".
"السؤال الرئيسي هو: هل يجب علينا تسليم المواد اللازمة إلى الكوكب الذي ستقع المحطة المستقبلية في مداره، أم يجب علينا استخراج الموارد اللازمة مباشرة على الفور، على سبيل المثال، على بعض الكويكبات أو الأقمار الصناعية لأحد الأقمار الصناعية المحلية؟ الكواكب؟"
يقول دو إن تكلفة توصيل كل كيلوغرام من الحمولة إلى الفضاء في مدار أرضي منخفض تبلغ الآن حوالي 20 ألف دولار. بالنظر إلى ذلك، فمن المرجح أن يكون من المنطقي إرسال نوع من المركبات الفضائية الآلية لتعدين أحد الكويكبات المحلية بدلاً من تسليم المواد اللازمة من الأرض إلى الموقع.
هناك مشكلة أخرى تتطلب حلاً إلزاميًا وهي بالطبع مسألة دعم الحياة. في نفس ستار تريك، لم تكن محطة Deep Space 9 مستقلة تمامًا. لقد كانت مركزًا تجاريًا مجريًا، حيث جلبت الإمدادات الجديدة من قبل العديد من التجار بالإضافة إلى الشحنات من كوكب باجور. ووفقا لدو، فإن بناء مثل هذه المحطات الفضائية للسكن سيتطلب على أي حال إرسال بعثات من وقت لآخر لتوفير طعام جديد.
يوضح دو: "من المرجح أن تعمل محطة بهذا الحجم من خلال إنشاء والجمع بين استخدام الوسائط البيولوجية (مثل زراعة الطحالب للتغذية) وأنظمة دعم الحياة القائمة على عمليات الهندسة الكيميائية، مثل محطة الفضاء الدولية".
"لن تكون هذه الأنظمة مستقلة تمامًا. وسوف تحتاج إلى صيانة دورية، وتجديد المياه، والأكسجين، وتوريد قطع غيار جديدة، وما إلى ذلك.
محطة المريخ كما في فيلم Mission to Mars
هناك الكثير من الهراء الخيالي الحقيقي في هذا الفيلم. إعصار على المريخ؟ المسلات الغريبة باطني؟ لكن الأمر الأكثر إرباكًا هو الحقيقة الموصوفة في الفيلم وهي أنه من السهل جدًا على كوكب المريخ أن ترتب لنفسك منزلًا وتزود نفسك بإمدادات الماء والأكسجين. تشرح شخصية الممثل دون تشيدل، الذي تُرك وحيدًا على كوكب المريخ، أنه كان قادرًا على البقاء على قيد الحياة على الكوكب الأحمر من خلال إنشاء حديقة خضروات صغيرة.
"إنها تعمل. أعطيهم الضوء وثاني أكسيد الكربون، وهم يعطونني الأكسجين والغذاء.
إذا كان الأمر بهذه السهولة، فما الذي ما زلنا نفعله هنا على الأرض؟
"من الناحية النظرية، من الممكن بالفعل إنشاء دفيئة مريخية. ومع ذلك، فإن النباتات المتنامية لديها عدد من الميزات. وإذا قارنا تكاليف العمالة لزراعة النباتات على كوكب المريخ وتكلفة تسليم المنتجات الجاهزة من الأرض إلى الكوكب الأحمر، فسيكون من الأسهل والأرخص تقديم المنتجات الجاهزة والمعبأة، مع استكمال الاحتياطيات بجزء فقط من المحاصيل المزروعة، والتي لديها درجة عالية جدا من الإنتاجية. علاوة على ذلك، سوف تحتاج إلى اختيار النباتات ذات دورة النضج الدنيا. على سبيل المثال، محاصيل السلطة المختلفة.
على الرغم من اعتقاد تشيدل بوجود روابط وثيقة بين النباتات والبشر (قد يكون هذا صحيحًا على الأرض)، إلا أنه في الظروف المناخية القاسية للمريخ، ستجد النباتات والبشر أنفسهم في بيئة غير طبيعية تمامًا بالنسبة لهم. ويجب ألا ننسى أيضًا جانبًا مثل الاختلافات في شدة عملية التمثيل الضوئي للمحاصيل الزراعية. تتطلب زراعة النباتات أنظمة مغلقة معقدة للتحكم في البيئة. وهذه مهمة خطيرة للغاية، لأنه في هذه الحالة سيتعين على الأشخاص والنباتات مشاركة جو واحد. ويتطلب حل هذه المشكلة عمليا استخدام البيوت الزجاجية المعزولة لتحقيق النمو، ولكن هذا سيؤدي بدوره إلى زيادة التكلفة الإجمالية.
قد تكون زراعة النباتات فكرة جيدة، لكن من الأفضل تخزين مؤن إضافية لتأخذها معك قبل رحلتك في اتجاه واحد.
مدينة السحاب. مدينة تطفو في الغلاف الجوي للكوكب
تبدو "المدينة في السحاب" الشهيرة التي رسمها لاندو كالريسيان في فيلم Star Wars فكرة مثيرة للاهتمام بالنسبة للخيال العلمي. ومع ذلك، هل يمكن للكواكب ذات الغلاف الجوي الكثيف جدًا ولكن سطحها القاسي أن تكون منصة مناسبة لبقاء البشرية وحتى ازدهارها؟ يعتقد خبراء وكالة ناسا أن هذا ممكن بالفعل. والمرشح الأنسب لدور مثل هذا الكوكب في نظامنا الشمسي هو كوكب الزهرة.
وقد درس مركز أبحاث لانغلي هذه الفكرة في وقت ما، ولا يزال يعمل على مفاهيم المركبات الفضائية التي يمكن أن ترسل البشر إلى الغلاف الجوي العلوي لكوكب الزهرة. لقد كتبنا بالفعل أن بناء محطة عملاقة بحجم مدينة سيكون مهمة صعبة للغاية، بل شبه مستحيلة، لكن العثور على إجابة لسؤال كيفية الاحتفاظ بمركبة فضائية في الغلاف الجوي العلوي قد يكون أكثر صعوبة.
يقول دو: "إن العودة إلى الغلاف الجوي هي واحدة من أصعب اختبارات رحلات الفضاء".
"لا يمكنك حتى أن تتخيل ما كان على كيوريوسيتي أن تتحمله" 7 دقائق من الرعب" عند هبوطها على المريخ. وسيكون الحفاظ على محطة سكنية عملاقة في الغلاف الجوي العلوي أكثر صعوبة. عندما تدخل الغلاف الجوي بسرعة عدة آلاف من الكيلومترات في الثانية، ستحتاج إلى تفعيل أنظمة الكبح والثبات للمركبة في الغلاف الجوي في غضون دقائق. وإلا فسوف تتحطم."
مرة أخرى، إحدى مزايا مدينة الطيران في كالريسيان هي الوصول المستمر إلى الهواء النقي والنظيف، وهو ما يمكن نسيانه تمامًا إذا كنا نتحدث عن ظروف حقيقية وخاصة ظروف كوكب الزهرة. بالإضافة إلى ذلك، سيتعين تطوير بدلات فضائية خاصة، حيث سيتمكن الأشخاص من النزول وتجديد احتياطيات المواد على السطح الجهنمي لهذا الكوكب. لدى Du بعض الأفكار حول هذا:
"بالنسبة للسكن في الغلاف الجوي، اعتمادًا على الموقع المختار، يمكنك، على سبيل المثال، تنظيف الغلاف الجوي حول المحطة (على كوكب الزهرة، يمكنك إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون إلى O2، على سبيل المثال)، أو يمكنك إرسال عمال المناجم الآليين إلى السطح باستخدام كابل، على سبيل المثال، لاستخراج المعادن وتسليمها بعد ذلك إلى المحطة. وفي ظروف كوكب الزهرة، ستكون هذه مهمة صعبة للغاية مرة أخرى.
بشكل عام، لا تبدو فكرة المدينة السحابية صحيحة على الإطلاق من عدة زوايا.
سفينة الفضاء العملاقة "أكسيوم" من فيلم الرسوم المتحركة "WALL-E"
يقدم فيلم الرسوم المتحركة المذهل والمثير للخيال العلمي WALL-E نسخة واقعية نسبيًا من نزوح البشرية من الأرض. بينما تحاول الروبوتات تنظيف سطح الأرض من الحطام المتراكم عليها، يطير الناس بعيدًا عن النظام إلى الفضاء السحيق على متن سفينة فضاء عملاقة. يبدو واقعيا تماما، أليس كذلك؟ لقد تعلمنا بالفعل كيفية صنع السفن الفضائية، فلنجعلها أكبر؟
في الواقع، هذه الفكرة، وفقًا لدو، هي تقريبًا الأكثر غير واقعية من بين القائمة المقترحة في هذا المقال.
"يظهر الرسم الكارتوني أن سفينة أكسيوم موجودة في الفضاء السحيق للغاية. لذلك، على الأرجح، ليس لديه إمكانية الوصول إلى أي موارد خارجية قد تكون مطلوبة للحفاظ على الحياة على متن السفينة. على سبيل المثال، نظرًا لأن السفينة ستكون بعيدة عن شمسنا أو أي مصدر آخر للطاقة الشمسية، فمن المرجح أن يتم تشغيلها بواسطة مفاعل نووي. عدد سكان السفينة عدة آلاف من الناس. كلهم بحاجة إلى الأكل والشرب واستنشاق الهواء. يجب أخذ كل هذه الموارد من مكان ما، وكذلك عدم نسيان إعادة تدوير النفايات التي ستتراكم بالتأكيد مع استخدام هذه الموارد.
"حتى لو استخدمنا نوعًا ما من أنظمة دعم الحياة البيولوجية فائقة التقنية، فإن وجودنا في بيئة فضائية غير قادرة على تجديد المركبة الفضائية بالكميات اللازمة من الطاقة سيعني أن جميع أنظمة دعم الحياة هذه لن تكون قادرة على دعم العمليات البيولوجية على متن الطائرة. باختصار، يبدو خيار سفينة الفضاء العملاقة هو الأكثر روعة.
عالم الدائري. الجنة
ربما تكون العوالم الحلقية، مثل تلك التي تم تصويرها في فيلم الخيال العلمي Elysium أو لعبة الفيديو Halo، من أكثر الأفكار إثارة للاهتمام لمحطات الفضاء المستقبلية. في Elysium، المحطة قريبة من الأرض، وإذا تجاهلت حجمها، فهي تتمتع بدرجة معينة من الواقعية. ومع ذلك، فإن المشكلة الأكبر هنا هي "الانفتاح"، وهو مجرد خيال في المظهر وحده.
يوضح دو: "ربما تكون القضية الأكثر إثارة للجدل حول الإليزيوم هي انفتاحه على البيئة الفضائية".
"يُظهر الفيلم كيف تهبط سفينة الفضاء ببساطة على العشب بعد وصولها من الفضاء الخارجي. لا توجد بوابات لرسو السفن أو أي شيء من هذا القبيل. لكن مثل هذه المحطة يجب أن تكون معزولة تماماً عن البيئة الخارجية. وإلا فإن الجو هنا لن يدوم طويلا. ربما يمكن حماية المناطق المفتوحة من المحطة بنوع من المجالات غير المرئية التي تسمح لأشعة الشمس بالتغلغل داخلها ودعم الحياة في النباتات والأشجار المزروعة هناك. لكن في الوقت الحالي هذا مجرد خيال. لا توجد مثل هذه التقنيات."
إن فكرة إنشاء محطة على شكل حلقات في حد ذاتها رائعة، لكنها غير قابلة للتحقيق حتى الآن.
مدن تحت الأرض كما في فيلم The Matrix
تدور أحداث ثلاثية Matrix بالفعل على الأرض. ومع ذلك، فإن سطح الكوكب يسكنه الروبوتات القاتلة، وبالتالي يبدو منزلنا وكأنه عالم غريب وغير مضياف للغاية. من أجل البقاء، كان على الناس أن ينزلوا تحت الأرض، بالقرب من قلب الكوكب، حيث لا يزال كل شيء دافئًا وأكثر أمانًا. المشكلة الرئيسية في مثل هذه الظروف الواقعية، إلى جانب صعوبة نقل المعدات اللازمة لإنشاء مستعمرة تحت الأرض، ستكون الحفاظ على الاتصال مع بقية البشرية. يشرح Du هذا التعقيد باستخدام مثال المريخ:
"قد تواجه المستعمرات الموجودة تحت الأرض مشاكل في التواصل مع بعضها البعض. سيتطلب الاتصال بين المستعمرات الموجودة تحت الأرض على المريخ والأرض إنشاء خطوط اتصال قوية منفصلة وأقمار صناعية تدور حولها والتي ستكون بمثابة جسر لنقل الرسائل بين الكوكبين. إذا كان هناك حاجة إلى خط اتصال دائم، ففي هذه الحالة سيكون من الضروري استخدام قمر صناعي إضافي واحد على الأقل، والذي سيكون موجودا في مدار الشمس. وسوف يستقبل الإشارة ويرسلها إلى الأرض عندما يكون كوكبنا والمريخ على جانبين متقابلين من النجم.
كويكب متحول كما في رواية "2312"
في رواية كيم ستانلي روبنسون، قام الناس بإصلاح كويكب وقاموا ببناء نوع من التررم عليه، حيث يتم إنشاء الجاذبية الاصطناعية بسبب قوة الجذب المركزي.
ويقول آل جلوبس، خبير ناسا، إن الشيء الأكثر أهمية هو حل مشكلة إحكام إغلاق الكويكب، نظرا لأن معظمها يبدو في الأساس قطعا كبيرة من "خردة" فضائية مختلفة. إضافة إلى ذلك، يقول الخبير إن الكويكبات من الصعب للغاية دورانها، كما أن تغيير مركز جاذبيتها سيتطلب بعض الجهد في تعديل مسارها.
"ومع ذلك، فإن بناء محطة فضائية على كويكب أمر ممكن بالفعل. يقول دو: "سيكون من الضروري فقط العثور على أكبر قطعة صخرية طائرة وأكثرها ملاءمة".
"الأمر المثير للاهتمام هو أن ناسا تخطط لشيء مماثل في مهمة إعادة توجيه الكويكب."
"إحدى المهام هي اختيار الكويكب الأكثر ملاءمة بالبنية والشكل والمدار المطلوب. وكانت هناك مفاهيم يتم بموجبها النظر في مسألة وضع كويكب في مدارات دورية بين الأرض والمريخ. تغير سلوك الكويكبات في هذه الحالة بحيث تعمل كناقلات بين الكوكبين. والكتلة الإضافية حول الكويكب بدورها توفر الحماية من تأثيرات الإشعاع الكوني".
"ستكون المهمة الرئيسية المرتبطة بهذا المفهوم هي نقل كويكب يحتمل أن يكون مناسبًا للسكن في مدار معين (وهذا سيتطلب تقنيات لا نمتلكها حاليًا)، بالإضافة إلى استخراج ومعالجة المعادن الموجودة على هذا الكويكب. ليس لدينا أي خبرة في هذا حتى الآن."
"إن حجم وكثافة مثل هذا الجسم أكثر ملاءمة لإرسال فريق من 4 إلى 6 أشخاص إلى هناك بدلاً من بناء شيء ما على مستوى مستعمرة. وناسا تستعد الآن لذلك».
العنوان الافتتاحي للمسلسل التلفزيوني "The Expanse": تمثيل تخطيطي لانتشار البشرية في جميع أنحاء النظام الشمسي
قمت بإعداد مقال قصير لمجلة Popular Mechanics - توقعات لتطوير الملاحة الفضائية. تتضمن المادة "5 سيناريوهات للمستقبل" (رقم 4، 2016) جزءًا صغيرًا فقط من المقال - فقرة واحدة فقط :) أقوم بنشر النسخة الكاملة!
الجزء الأول: المستقبل القريب – 2020-2030
في بداية العقد الجديد، سيعود البشر إلى الفضاء القمري كجزء من برنامج المسار المرن التابع لناسا. سيساعد في ذلك نظام إطلاق الصواريخ الفضائي الأمريكي الجديد (SLS)، والذي من المقرر أن يتم إطلاقه لأول مرة في عام 2018. الحمولة – 70 طناً في المرحلة الأولى، وتصل إلى 130 طناً في المراحل اللاحقة. اسمحوا لي أن أذكركم أن حمولة مركبة بروتون الروسية تبلغ 22 طنًا فقط، بينما تبلغ حمولة مركبة Angara-A5 الجديدة حوالي 24 طنًا، كما يتم بناء المركبة الفضائية الحكومية أوريون في الولايات المتحدة.
SLS
المصدر: ناسا
ستوفر الشركات الخاصة الأمريكية خدمة توصيل رواد الفضاء والبضائع إلى محطة الفضاء الدولية. في البداية، سفينتان - Dragon V2 وCST-100، ثم ستتبعها أخرى (ربما مجنحة - على سبيل المثال، Dream Chaser، ليس فقط في البضائع، ولكن أيضًا في إصدار الركاب).
وستعمل محطة الفضاء الدولية حتى عام 2024 على الأقل (وربما لفترة أطول، خاصة الجزء الروسي).
بعد ذلك، ستعلن وكالة ناسا عن مسابقة لإنشاء قاعدة جديدة قريبة من الأرض، والتي من المحتمل أن تفوز بها شركة Bigelow Aerospace بمشروعها الخاص بمحطة ذات وحدات قابلة للنفخ.
ومن المتوقع أنه بحلول نهاية عام 2020 سيكون هناك العديد من المحطات المدارية المأهولة الخاصة في المدار لأغراض مختلفة (من السياحة إلى تجميع الأقمار الصناعية المدارية).
باستخدام صاروخ ثقيل (بسعة حمولة تزيد قليلاً عن 50 طنًا، يُصنف أحيانًا على أنه ثقيل للغاية) Falcon Heavy وDragon V2، من صنع Elon Musk، أصبحت الرحلات الجوية السياحية إلى مدار حول القمر ممكنة تمامًا - وليس مجرد طيران قريب، لكن العمل في المدار القمري - أقرب إلى منتصف عشرينيات القرن الحادي والعشرين.
أيضًا، وبالقرب من منتصف وأواخر عام 2020، من المحتمل أن تتنافس وكالة ناسا لإنشاء بنية تحتية للنقل القمري (بعثات خاصة وقاعدة قمرية خاصة). وفقًا للتقديرات المنشورة مؤخرًا، سيحتاج مستثمرو القطاع الخاص إلى حوالي 10 مليارات دولار من التمويل الحكومي للعودة إلى القمر في الوقت المنظور (أقل من 10 سنوات).
نموذج للقاعدة القمرية لشركة Bigelow Aerospace الخاصة
المصدر: بيجلو ايروسبيس
وهكذا، فإن "المسار المرن" يقود ناسا إلى المريخ (رحلة استكشافية إلى فوبوس - في أوائل الثلاثينيات، إلى سطح المريخ - فقط في الأربعينيات، ما لم يكن هناك دافع قوي متسارع من المجتمع)، ومدار أرضي منخفض وحتى سيتم التخلي عن القمر الأعمال الخاصة.
بالإضافة إلى ذلك، سيتم تشغيل تلسكوبات جديدة، مما سيسمح بالعثور ليس فقط على عشرات الآلاف من الكواكب الخارجية، ولكن أيضًا لقياس أطياف الأجواء للأقرب منها باستخدام الملاحظات المباشرة. أجرؤ على افتراض أنه قبل عام 30، سيتم الحصول على دليل على وجود حياة خارج كوكب الأرض (جو الأكسجين، وتوقيعات الأشعة تحت الحمراء للنباتات، وما إلى ذلك)، وستنشأ مسألة المرشح العظيم ومفارقة فيرمي مرة أخرى.
ستكون هناك رحلات جوية جديدة للمسابير إلى الكويكبات وعمالقة الغاز (إلى القمر الصناعي لكوكب المشتري أوروبا، وإلى أقمار زحل تيتان وإنسيلادوس، وكذلك إلى أورانوس أو نبتون)، وستظهر أول مجسات خاصة بين الكواكب (القمر، والزهرة، وربما المريخ مع الكويكبات).
الحديث عن استخراج الموارد على الكويكبات حتى العام 30 سيبقى مجرد كلام. ما لم يقم تجار القطاع الخاص بإجراء تجارب تكنولوجية صغيرة مع الوكالات الحكومية.
ستبدأ الأنظمة السياحية دون المدارية في الطيران بشكل جماعي، حيث سيزور مئات الأشخاص حافة الفضاء.
ستقوم الصين ببناء محطة مدارية متعددة الوحدات خاصة بها في أوائل العشرينات، وبحلول منتصف العقد وحتى نهايته ستنفذ رحلة مأهولة حول القمر. وستطلق أيضًا العديد من المسابر بين الكواكب (على سبيل المثال، مركبة المريخ الصينية)، لكنها لن تحتل المركز الأول في الملاحة الفضائية. على الرغم من أنها ستكون في المركز الثالث أو الرابع - مباشرة خلف الولايات المتحدة وكبار التجار من القطاع الخاص.
وفي أفضل الأحوال، سوف تحافظ روسيا على "الفضاء العملي" - الاتصالات والملاحة والاستشعار عن بعد للأرض، فضلاً عن الإرث السوفييتي المتمثل في استكشاف الفضاء المأهول. سوف يطير رواد الفضاء إلى الجزء الروسي من محطة الفضاء الدولية على متن سويوز، وبعد انسحاب الولايات المتحدة من المشروع، من المحتمل أن يشكل الجزء الروسي محطة منفصلة - أصغر بكثير من محطة مير السوفيتية وحتى أصغر من المحطة الصينية. ولكن هذا سيكون كافيا لإنقاذ الصناعة. وحتى فيما يتعلق بمركبات الإطلاق، فسوف تتراجع روسيا إلى المركزين الثالث والرابع. ولكن هذا سيكون كافيا لإنجاز المهام ذات الأهمية الاقتصادية الوطنية. في أسوأ السيناريوهات، بعد الانتهاء من تشغيل محطة الفضاء الدولية، سيتم إغلاق الاتجاه المأهول في الملاحة الفضائية في روسيا تمامًا، وفي السيناريو الأكثر تفاؤلاً، سيتم الإعلان عن برنامج قمري حقيقي (وليس في منتصفه). 2030s) المواعيد النهائية والسيطرة الواضحة، والتي ستسمح بالفعل في منتصف 2020s بتنفيذ عمليات الهبوط على سطح القمر. لكن مثل هذا السيناريو، للأسف، غير مرجح.
سوف تنضم دول جديدة إلى نادي القوى الفضائية، بما في ذلك العديد من الدول التي لديها برامج مأهولة - الهند، وإيران، وحتى كوريا الشمالية. ناهيك عن الشركات الخاصة: فبحلول نهاية العقد سيكون هناك الكثير من المركبات المدارية الخاصة المأهولة - ولكن بالكاد يزيد عن اثنتي عشرة.
ستقوم العديد من الشركات الصغيرة بإنشاء صواريخها خفيفة الوزن وخفيفة الوزن. علاوة على ذلك، فإن بعضها سيزيد حمولته تدريجيًا ويدخل في الفئات المتوسطة وحتى الثقيلة.
لن تظهر مركبات إطلاق جديدة بشكل أساسي، وسوف يطير الناس على الصواريخ، ولكن إعادة استخدام المراحل الأولى أو إنقاذ المحركات ستصبح هي القاعدة. من المحتمل أن يتم إجراء تجارب على أنظمة الفضاء الجوي القابلة لإعادة الاستخدام وأنواع الوقود والهياكل الجديدة. ربما بحلول نهاية العشرينيات من القرن الماضي، سيتم بناء مركبة إطلاق أحادية المرحلة وقابلة لإعادة الاستخدام والبدء في الطيران.
الجزء الثاني: تحول البشرية إلى حضارة فضائية – من عام 2030 إلى نهاية القرن الحادي والعشرين
هناك العديد من القواعد على القمر، العامة والخاصة. يتم استخدام القمر الصناعي الطبيعي للأرض كقاعدة موارد (الطاقة، الجليد، مختلف مكونات الثرى)، وأرض اختبار تجريبي وعلمي حيث يتم اختبار تقنيات الفضاء للرحلات الطويلة، وتقع تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء في الحفر المظللة، والتلسكوبات الراديوية تقع على الجانب البعيد.
يتم تضمين القمر في اقتصاد الأرض - تنتقل طاقة محطات الطاقة القمرية (حقول الألواح الشمسية ومكثفات الطاقة الشمسية المبنية من الموارد المحلية) إلى القاطرات الفضائية في الفضاء القريب من الأرض وإلى الأرض. تم حل مشكلة إيصال المادة من سطح القمر إلى مدار أرضي منخفض (الكبح في الغلاف الجوي والالتقاط). يتم استخدام الهيدروجين والأكسجين القمريين في محطات التزود بالوقود القمرية والقريبة من الأرض. وبطبيعة الحال، هذه كلها مجرد تجارب أولى، ولكن الشركات الخاصة تحقق ثروات كبيرة منها بالفعل. يتم استخراج الهيليوم 3 حتى الآن بكميات صغيرة فقط للتجارب المتعلقة بمحركات الصواريخ النووية الحرارية.
هناك محطة مستعمرة علمية على المريخ. مشروع مشترك بين "المستثمرين من القطاع الخاص" (بشكل رئيسي إيلون موسك) والدول (بشكل رئيسي الولايات المتحدة الأمريكية). لدى الناس الفرصة للعودة إلى الأرض، لكن الكثيرين يطيرون إلى العالم الجديد إلى الأبد. التجارب الأولى على الاستصلاح المحتمل للكوكب. توجد على فوبوس قاعدة شحن للسفن الثقيلة بين الكواكب.
قاعدة المريخ
المصدر: بريان فيرستيج
هناك العديد من المجسات في جميع أنحاء النظام الشمسي، والغرض منها هو الاستعداد للاستكشاف والبحث عن الموارد. رحلات جوية للمركبات عالية السرعة المزودة بأنظمة دفع تعمل بالطاقة النووية إلى حزام كويبر إلى كوكب الغاز العملاق المكتشف مؤخرًا - الكوكب التاسع. مركبات جوالة على عطارد، بالونات، عائمة، مجسات طائرة على كوكب الزهرة، دراسة أقمار الكواكب العملاقة (على سبيل المثال، الغواصات في بحار تيتان).
تتيح الشبكات الموزعة للتلسكوبات الفضائية اكتشاف الكواكب الخارجية عن طريق المراقبة المباشرة وحتى إنشاء خرائط (منخفضة الدقة جدًا) للكواكب حول النجوم القريبة. تم إرسال مراصد آلية كبيرة إلى بؤرة عدسة الجاذبية الشمسية.
تم نشر مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام ذات المرحلة الواحدة وهي قيد التشغيل؛ وتُستخدم الأساليب غير الصاروخية لتوصيل البضائع - المقاليع الميكانيكية والكهرومغناطيسية - بشكل نشط على سطح القمر.
هناك العديد من المحطات الفضائية السياحية التي تحلق حولها. يوجد عدة محطات - معاهد علمية ذات جاذبية صناعية (محطة طوروس).
لم تصل المركبات الفضائية المأهولة بين الكواكب إلى المريخ فحسب، بل ضمنت نشر قاعدة مستعمرة على الكوكب الأحمر، ولكنها تستكشف أيضًا حزام الكويكبات بنشاط. تم إرسال العديد من البعثات إلى الكويكبات القريبة من الأرض، وتم تنفيذ رحلة استكشافية إلى مدار كوكب الزهرة. بدأت الاستعدادات لنشر قواعد بحثية بالقرب من الكوكبين العملاقين المشتري وزحل. ربما تصبح الكواكب العملاقة هدفًا لأول رحلة تجريبية لمركبة فضائية بين الكواكب بمحرك نووي حراري مع حبس البلازما المغناطيسي.
إطلاق بالون الطقس على تيتان
بعد رحلة جاجارين، اعتقد الناس بجدية أنه في غضون بضعة عقود فقط، سوف تغزو البشرية الفضاء الخارجي، وتستعمر القمر والمريخ، وربما الكواكب البعيدة. ومع ذلك، كانت هذه التوقعات مفرطة في التفاؤل. لكن الآن تعمل العديد من الدول والشركات الخاصة بجدية على إحياء سباق الفضاء الذي فقد كثافته. في مراجعتنا اليوم، سنخبرك عن العديد من هذه المشاريع الأكثر طموحا في عصرنا.
أنشأ المليونير الأمريكي دينيس تيتو، الذي أصبح أول سائح فضائي، برنامج Inspiration Mars، الذي يهدف إلى إطلاق مهمة خاصة إلى المريخ في عام 2018. لماذا في عام 2018؟ والحقيقة هي أنه عندما يتم إطلاق المركبة الفضائية في 5 يناير من هذا العام، تنشأ فرصة فريدة للطيران على طول الحد الأدنى من المسار. في المرة القادمة لن تنشأ مثل هذه الفرصة إلا بعد ثلاثة عشر عامًا.
تخطط وكالة التطوير المتقدم الأمريكية DARPA لإطلاق برنامج فضائي واسع النطاق تم تطويره منذ مائة عام أو أكثر. هدفها الرئيسي هو الرغبة في استكشاف الفضاء خارج النظام الشمسي لاستعمارها المحتمل من قبل البشرية. وفي الوقت نفسه، تخطط DARPA نفسها لإنفاق 100 مليون دولار فقط على هذا، في حين أن العبء المالي الرئيسي سيقع على عاتق المستثمرين من القطاع الخاص. تمت مقارنة هذا النمط من التعاون في الوكالة بالبعثات الاستكشافية في القرن السادس عشر، والتي حصل خلالها قادتها، الذين يعملون تحت أعلام بلدان مختلفة، في نهاية المطاف على غالبية الدخل من الأراضي الملحقة بالتاج ووضعية الدولة. الوالي الملكي فيهم.
أسس المخرج الشهير جيمس كاميرون مؤسسة من شأنها معالجة مشكلة استخدام الكويكبات لأغراض مفيدة للإنسانية. ففي نهاية المطاف، هذه الأجسام الفضائية مليئة بالعناصر الأرضية النادرة. وقد يكون هناك كمية من البلاتين في كويكب يبلغ طوله 500 متر أكثر مما تم استخراجه من الأرض طوال تاريخه بأكمله. فلماذا لا نحاول الحصول على هذه الموارد؟ انضمت Google وThe Perot Group وHillwood وبعض الشركات الأخرى إلى مبادرة كاميرون.
وتخطط اليابان لبناء ما يسمى في المستقبل القريب جدا. "الشراع الشمسي" ESAIL، والذي بفضل ضغط الأشعة الشمسية على سطحه، سيتحرك عبر الفضاء الخارجي بسرعة 19 كيلومترا في الثانية. وهذا سيجعله أسرع جسم من صنع الإنسان في النظام الشمسي.
وفي أبريل 2015، أعلنت وكالة الفضاء الروسية عن خططها الطموحة لإنشاء قواعد صالحة للسكن على القمر والمريخ بحلول عام 2050. علاوة على ذلك، سيتم تنفيذ جميع النزول الهامة في إطارها ليس من بايكونور، ولكن من قاعدة فوستوشني الجديدة، التي يتم بناؤها حاليا في الشرق الأقصى.
تبشيرًا بمواصلة تطوير الرحلات الجوية الخاصة إلى مدار الأرض، أطلقت الشركة الروسية Orbital Technologies، بالتعاون مع RSC Energia، مشروعًا يسمى محطة الفضاء التجارية لإنشاء أول فندق لسياح الفضاء. ومن المتوقع أن يتم إرسال وحدته الأولى إلى الفضاء في 2015-2016.
أحد المجالات الواعدة لاستكشاف الفضاء هو تطوير فكرة المصعد الفضائي الذي يمكنه رفع الأجسام عبر كابل إلى مدار الأرض. تعد شركة Obayashi Corporation اليابانية بإنشاء أول وسيلة نقل من هذا النوع بحلول عام 2050. وسيكون هذا المصعد قادرا على التحرك بسرعة 200 كيلومتر في الساعة ويحمل 30 شخصا في المرة الواحدة.
هناك عدد هائل من الأقمار الصناعية القديمة والمستهلكة في مدار الأرض والتي تحولت إلى ما يسمى بـ"النفايات الفضائية". وهذا على الرغم من أن إرسال كيلوغرام واحد فقط من البضائع إلى هناك يكلف في المتوسط 30 ألف دولار. ولهذا السبب قررت DARPA البدء في تطوير محطة فينيكس الفضائية، والتي ستقوم بالتقاط الأقمار الصناعية القديمة وتجميع أقمار صناعية جديدة منها.
Dream Chaser ("Running for a Dream") هي مركبة مأهولة جديدة من شركة Sierra Nevada Corporation الخاصة (الولايات المتحدة الأمريكية). ستحمل هذه المركبة الفضائية المأهولة القابلة لإعادة الاستخدام البضائع وطاقمًا يصل إلى 7 أشخاص إلى مدار أرضي منخفض. وبحسب المشروع، ستستخدم المركبة الفضائية أجنحة وتستخدمها للهبوط على مدرج عادي. يعتمد التصميم على تصميم الطائرة المدارية HL-20
© شركة سييرا نيفادا
بينما كان الأمريكيون في منتصف القرن الماضي يتوصلون بشكل محموم إلى كيفية مواكبة "إمبراطورية الشر"، كانت مليئة بالشعارات: "كومسومول - على متن طائرة"، "إلى الفضاء المرصع بالنجوم - نعم!" اليوم، تستطيع الولايات المتحدة إطلاق سفن الفضاء بسهولة باستخدام الطائرات الورقية، بينما لا تستطيع سفننا سوى التجول في مسرح البولشوي في الوقت الحالي. فهم تفاصيل العلوم العارية.
قصة
خلال الحرب الباردة، كان الفضاء إحدى ساحات الصراع بين الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة. كانت المواجهة الجيوسياسية بين القوى العظمى هي الحافز الرئيسي في تلك السنوات لتطوير صناعة الفضاء. تم تخصيص قدر كبير من الموارد لبرامج استكشاف الفضاء. على وجه الخصوص، أنفقت حكومة الولايات المتحدة حوالي خمسة وعشرين مليار دولار على تنفيذ مشروع أبولو، الذي كان الهدف الرئيسي منه هو الهبوط على سطح القمر. بالنسبة للسبعينيات من القرن الماضي، كان هذا المبلغ هائلا ببساطة. البرنامج القمري لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، والذي لم يكن من المقرر أن يتحقق أبدًا ، كلف ميزانية الاتحاد السوفيتي 2.5 مليار روبل. كلف تطوير المركبة الفضائية المحلية القابلة لإعادة الاستخدام بوران ستة عشر مليار روبل. في الوقت نفسه، قدر القدر بوران أن يقوم برحلة فضائية واحدة فقط.
وكانت نظيرتها الأمريكية أكثر حظا. أجرى المكوك الفضائي مائة وخمسة وثلاثين عملية إطلاق. لكن المكوك الأمريكي لم يدم إلى الأبد. ونفذت السفينة، التي تم إنشاؤها في إطار البرنامج الحكومي “نظام النقل الفضائي”، آخر إطلاق لها إلى الفضاء في 8 يوليو 2011، والذي انتهى في الصباح الباكر من يوم 21 يوليو من نفس العام. أثناء تنفيذ البرنامج، أنتج الأمريكيون ستة مكوكات، كان أحدها نموذجًا أوليًا لم يقم مطلقًا برحلات فضائية. كانت السفينتان كارثيتين تمامًا.
انطلاق أبولو 11
© ناسا
من وجهة نظر الجدوى الاقتصادية، لا يمكن وصف برنامج المكوك الفضائي بأنه ناجح. تبين أن المركبات الفضائية التي يمكن التخلص منها أكثر اقتصادا بكثير من نظيراتها القابلة لإعادة الاستخدام والتي تبدو أكثر تقدما من الناحية التكنولوجية. وكانت سلامة الرحلات الجوية على متن المكوكات موضع شك. خلال عملهم، نتيجة لكارثتين، أصبح أربعة عشر رواد فضاء ضحايا. لكن السبب وراء هذه النتائج الغامضة للرحلة الفضائية للسفينة الأسطورية لا يكمن في عيبها الفني، بل في تعقيد مفهوم المركبة الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام.
ونتيجة لذلك، أصبحت المركبة الفضائية الروسية سويوز، التي تم تطويرها في الستينيات من القرن الماضي، هي النوع الوحيد من المركبات الفضائية التي تقوم حاليًا برحلات مأهولة إلى محطة الفضاء الدولية (ISS). وتجدر الإشارة على الفور إلى أن هذا لا يشير على الإطلاق إلى تفوقهم على المكوك الفضائي. تحتوي المركبة الفضائية سويوز، وكذلك شاحنات الفضاء غير المأهولة التي تم إنشاؤها على أساسها، على عدد من أوجه القصور المفاهيمية. فهي محدودة للغاية في القدرة الاستيعابية. واستخدام مثل هذه الأجهزة يؤدي إلى تراكم الحطام المداري المتبقي بعد تشغيلها. ستصبح الرحلات الفضائية على متن مركبة فضائية من نوع سويوز جزءًا من التاريخ قريبًا. وفي الوقت نفسه، لا توجد اليوم بدائل حقيقية. غالبًا ما تظل الإمكانات الهائلة الكامنة في مفهوم السفن القابلة لإعادة الاستخدام غير قابلة للتحقيق من الناحية الفنية حتى في عصرنا.
المشروع الأول للطائرة المدارية السوفيتية القابلة لإعادة الاستخدام OS-120 Buran، التي اقترحتها شركة NPO Energia في عام 1975 والتي كانت بمثابة نظير لمكوك الفضاء الأمريكي
©buran.ru
سفن فضاء أمريكية جديدة
في يوليو 2011، قال الرئيس الأمريكي باراك أوباما: إن الرحلة إلى المريخ هي هدف جديد، وبقدر ما يمكن افتراضه، هو الهدف الرئيسي لرواد الفضاء الأمريكيين في العقود القادمة. أحد البرامج التي نفذتها وكالة ناسا كجزء من استكشاف القمر والرحلة إلى المريخ كان برنامج الفضاء واسع النطاق "كوكبة".
وهو يعتمد على إنشاء مركبة فضائية مأهولة جديدة "أوريون"، ومركبتي الإطلاق "آريس-1" و"آريس-5"، بالإضافة إلى الوحدة القمرية "ألتير". على الرغم من حقيقة أن حكومة الولايات المتحدة قررت في عام 2010 تقليص برنامج كوكبة، تمكنت ناسا من مواصلة تطوير أوريون. ومن المقرر إجراء أول رحلة تجريبية بدون طيار للسفينة في عام 2014. ومن المتوقع أن يتحرك الجهاز خلال الرحلة ستة آلاف كيلومتر من الأرض. وهذا أبعد بحوالي خمسة عشر مرة من محطة الفضاء الدولية. وبعد الرحلة التجريبية، ستتجه السفينة نحو الأرض. وسيكون الجهاز الجديد قادرا على دخول الغلاف الجوي بسرعة 32 ألف كيلومتر في الساعة. وفقا لهذا المؤشر، فإن أوريون يتفوق على أبولو الأسطوري بمقدار ألف ونصف كيلومتر. تهدف أول رحلة تجريبية بدون طيار لأوريون إلى إظهار قدراتها المحتملة. وينبغي أن يكون اختبار السفينة خطوة مهمة نحو إطلاقها المأهول، المقرر إجراؤه في عام 2021.
وفقًا لخطط ناسا، ستكون مركبات الإطلاق أوريون هي دلتا 4 وأطلس 5. تقرر التخلي عن تطوير آريس. بالإضافة إلى ذلك، لاستكشاف الفضاء السحيق، يقوم الأمريكيون بتصميم مركبة إطلاق جديدة فائقة الثقل SLS.
أوريون هي مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا وهي أقرب من الناحية النظرية إلى مركبة الفضاء سويوز منها إلى المكوك الفضائي. معظم المركبات الفضائية الواعدة قابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا. ويفترض هذا المفهوم أنه بعد الهبوط على سطح الأرض، يمكن إعادة استخدام كبسولة السفينة الصالحة للسكن لإطلاقها في الفضاء الخارجي. وهذا يجعل من الممكن الجمع بين التطبيق العملي الوظيفي للمركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام والفعالية من حيث التكلفة لتشغيل المركبات الفضائية من نوع سويوز أو أبولو. ويعتبر هذا القرار مرحلة انتقالية. من المحتمل أن تصبح جميع المركبات الفضائية قابلة لإعادة الاستخدام في المستقبل البعيد. لذا فإن مكوك الفضاء الأمريكي وبوران السوفييتي كانا، إلى حد ما، سابقين لعصرهما.
أوريون هي كبسولة متعددة الأغراض قابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا لمركبة فضائية أمريكية مأهولة، تم تطويرها منذ منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين كجزء من برنامج كوكبة.
© ناسا
يبدو أن كلمتي "التطبيق العملي" و"البصيرة" تصفان الأمريكيين بشكل أفضل. قررت حكومة الولايات المتحدة عدم وضع كل طموحاتها الفضائية على أكتاف أوريون واحد. حاليًا، تعمل العديد من الشركات الخاصة، بتكليف من وكالة ناسا، على تطوير مركباتها الفضائية الخاصة المصممة لتحل محل الأجهزة المستخدمة اليوم. تعمل شركة Boeing على تطوير CST-100، وهي مركبة فضائية مأهولة قابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا، كجزء من برنامج تطوير الطاقم التجاري (CCDev). تم تصميم الجهاز للقيام برحلات قصيرة إلى مدار أرضي منخفض. وستكون مهمتها الرئيسية هي تسليم الطاقم والبضائع إلى محطة الفضاء الدولية.
يمكن أن يصل عدد طاقم السفينة إلى سبعة أشخاص. وفي الوقت نفسه، أثناء تصميم CST-100، تم إيلاء اهتمام خاص لراحة رواد الفضاء. مساحة المعيشة للجهاز أكبر بكثير من سفن الجيل السابق. ومن المرجح أن يتم إطلاقه باستخدام مركبات الإطلاق Atlas أو Delta أو Falcon. وفي الوقت نفسه، يعتبر "أطلس-5" هو الخيار الأنسب. وستهبط السفينة باستخدام المظلة والوسائد الهوائية. وفقا لخطط بوينغ، سيخضع CST-100 لسلسلة من اختبارات الإطلاق في عام 2015. وستكون أول رحلتين بدون طيار. وتتمثل مهمتهم الرئيسية في إطلاق المركبة إلى المدار واختبار أنظمة السلامة. خلال الرحلة الثالثة، من المقرر الالتحام المأهول بمحطة الفضاء الدولية. إذا نجحت الاختبارات، فسيكون CST-100 قادرًا قريبًا على استبدال المركبة الفضائية الروسية Soyuz وProgress، التي تحتكر الرحلات الجوية المأهولة إلى محطة الفضاء الدولية.
CST-100 – مركبة فضائية للنقل المأهولة
©بوينغ
سفينة خاصة أخرى ستقوم بتسليم البضائع والطاقم إلى محطة الفضاء الدولية ستكون عبارة عن جهاز تم تطويره بواسطة SpaceX، وهي جزء من شركة Sierra Nevada Corporation. تم تطوير مركبة Dragon أحادية الكتلة القابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا في إطار برنامج خدمات النقل المداري التجاري (COTS) التابع لناسا. ومن المخطط بناء ثلاثة تعديلات عليه: المأهولة والبضائع والمستقلة. يمكن أن يتكون طاقم المركبة الفضائية المأهولة، كما في حالة CST-100، من سبعة أشخاص. وفي تعديل الشحن، ستحمل السفينة أربعة أشخاص وطنين ونصف من البضائع.
وفي المستقبل يريدون استخدام التنين للرحلات الجوية إلى الكوكب الأحمر. لماذا سيقومون بتطوير نسخة خاصة من السفينة - "التنين الأحمر". ووفقا لخطط قيادة الفضاء الأمريكية، سيتم إجراء رحلة بدون طيار للجهاز إلى المريخ في عام 2018، ومن المتوقع أن تتم أول رحلة تجريبية مأهولة لمركبة فضائية أمريكية في غضون سنوات قليلة.
إحدى ميزات "Dragon" هي إمكانية إعادة استخدامها. وبعد الرحلة، سيتم إنزال جزء من أنظمة الطاقة وخزانات الوقود إلى الأرض مع كبسولة السفينة الصالحة للسكن ويمكن إعادة استخدامها في الرحلات الفضائية. هذه القدرة التصميمية تميز السفينة الجديدة عن معظم التصاميم الواعدة. في المستقبل القريب، سيكمل "Dragon" وCST-100 بعضهما البعض وسيكونان بمثابة "شبكة أمان". إذا لم يتمكن نوع واحد من السفن لسبب ما من أداء المهام الموكلة إليه، فسوف يتولى نوع آخر جزءًا من عمله.
Dragon SpaceX هي مركبة فضائية نقل خاصة (SC) تابعة لشركة SpaceX، تم تطويرها بأمر من وكالة ناسا كجزء من برنامج النقل المداري التجاري (COTS)، وهي مصممة لتوصيل الحمولة، وفي المستقبل، الأشخاص إلى محطة الفضاء الدولية.
© سبيس اكس
تم إطلاق التنين إلى المدار لأول مرة في عام 2010. تم الانتهاء من الرحلة التجريبية غير المأهولة بنجاح، وبعد بضع سنوات، وبالتحديد في 25 مايو 2012، تم الالتحام الجهاز بمحطة الفضاء الدولية. في ذلك الوقت، لم يكن لدى السفينة نظام إرساء تلقائي، ولتنفيذه كان من الضروري استخدام مناور المحطة الفضائية.
وتعتبر هذه الرحلة أول رحلة على الإطلاق لالتحام مركبة فضائية خاصة بمحطة الفضاء الدولية. دعونا نبدي تحفظًا على الفور: لا يمكن وصف Dragon وعدد من المركبات الفضائية الأخرى التي طورتها شركات خاصة بأنها خاصة بالمعنى الكامل للكلمة. على سبيل المثال، خصصت وكالة ناسا مبلغ 1.5 مليار دولار لتطوير مركبة دراجون. تتلقى المشاريع الخاصة الأخرى أيضًا دعمًا ماليًا من وكالة ناسا. لذلك، نحن لا نتحدث كثيرًا عن تسويق الفضاء، بل عن استراتيجية جديدة لتطوير صناعة الفضاء، بناءً على التعاون بين الدولة ورأس المال الخاص. كانت تقنيات الفضاء السرية التي كانت في السابق متاحة للدولة فقط، أصبحت الآن ملكًا لعدد من الشركات الخاصة العاملة في مجال الملاحة الفضائية. يعد هذا الظرف في حد ذاته حافزًا قويًا لنمو القدرات التكنولوجية للشركات الخاصة. بالإضافة إلى ذلك، أتاح هذا النهج توظيف عدد كبير من المتخصصين في صناعة الفضاء في القطاع الخاص الذين سبق أن تم فصلهم من قبل الدولة بسبب إغلاق برنامج المكوك الفضائي.
عندما يتعلق الأمر ببرنامج تطوير المركبات الفضائية من قبل الشركات الخاصة، فربما يكون الأكثر إثارة للاهتمام هو مشروع شركة SpaceDev، المسمى "Dream Chaser". كما شارك في تطويره اثنا عشر شركة شريكة وثلاث جامعات أمريكية وسبعة مراكز لناسا.
مفهوم المركبة الفضائية المأهولة القابلة لإعادة الاستخدام Dream Chaser، التي طورتها شركة SpaceDev الأمريكية، وهي فرع من شركة Sierra Nevada Corporation
© سبيس ديف
هذه السفينة مختلفة تمامًا عن جميع التطورات الفضائية الواعدة الأخرى. يبدو Dream Chaser القابل لإعادة الاستخدام وكأنه مكوك فضائي مصغر وقادر على الهبوط مثل الطائرة العادية. ومع ذلك، فإن المهام الرئيسية للسفينة تشبه مهام Dragon وCST-100. سيعمل الجهاز على نقل البضائع والطاقم (ما يصل إلى نفس الأشخاص السبعة) إلى مدار أرضي منخفض، حيث سيتم إطلاقه باستخدام مركبة الإطلاق Atlas-5. هذا العام يجب أن تقوم السفينة بأول رحلة لها بدون طيار، وبحلول عام 2015 من المخطط أن تستعد لإطلاق نسختها المأهولة. تفصيل آخر مهم. يتم إنشاء مشروع Dream Chaser على أساس التطوير الأمريكي في التسعينيات - الطائرة المدارية HL-20. أصبح المشروع الأخير بمثابة نظير للنظام المداري السوفييتي "الحلزوني". تتمتع جميع الأجهزة الثلاثة بمظهر مماثل ووظائف متوقعة. وهذا يثير سؤالا منطقيا تماما. هل كان على الاتحاد السوفييتي أن يتخلص من النظام الفضائي الحلزوني غير المكتمل؟
ما الذي نملكه؟
في عام 2000، بدأت شركة RSC Energia في تصميم مجمع Clipper الفضائي متعدد الأغراض. كان من المفترض أن يتم استخدام هذه المركبة الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام، والتي تذكرنا إلى حد ما بمكوك أصغر، لحل مجموعة واسعة من المشكلات: تسليم البضائع، وإجلاء طاقم المحطة الفضائية، والسياحة الفضائية، والرحلات الجوية إلى الكواكب الأخرى. كانت هناك آمال معينة للمشروع. وكما هي الحال دائماً، كانت النوايا الحسنة مغطاة بحوض نحاسي من نقص التمويل. وفي عام 2006، تم إغلاق المشروع. وفي الوقت نفسه، من المفترض أن يتم استخدام التقنيات التي تم تطويرها في إطار مشروع كليبر لتصميم نظام النقل المأهول المتقدم (PPTS)، المعروف أيضًا باسم مشروع روس.
النسخة المجنحة من Clipper في رحلة مدارية. رسم مشرف الموقع بناءً على نموذج Clipper 3D
© فاديم لوكاشيفيتش
إن PPTS (بالطبع، هذا لا يزال فقط الاسم "العملي" للمشروع)، كما يعتقد الخبراء الروس، هو الذي سيكون مقدرًا له أن يصبح نظامًا فضائيًا محليًا من الجيل الجديد، قادرًا على استبدال سيارتي سويوز وبروجرس المتقادمتين بسرعة. . كما هو الحال مع Clipper، يتم تطوير المركبة الفضائية بواسطة RSC Energia. سيكون التعديل الأساسي للمجمع هو "سفينة النقل المأهولة من الجيل التالي" (PTK NK). وستكون مهمتها الرئيسية مرة أخرى هي تسليم البضائع والطاقم إلى محطة الفضاء الدولية. على المدى الطويل - تطوير تعديلات قادرة على الطيران إلى القمر والقيام بمهام بحثية طويلة المدى. تعد السفينة نفسها بأن تكون قابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا. يمكن إعادة استخدام الكبسولة الحية بعد الهبوط. حجرة المحرك - لا. الميزة الغريبة للسفينة هي القدرة على الهبوط دون استخدام المظلة. وسيتم استخدام نظام نفاث للفرملة والهبوط الناعم على سطح الأرض.
وعلى عكس مركبة الفضاء سويوز، التي تنطلق من قاعدة بايكونور الفضائية في كازاخستان، سيتم إطلاق المركبة الفضائية الجديدة من قاعدة فوستوشني الفضائية الجديدة، التي يتم بناؤها في منطقة أمور. سيكون الطاقم ستة أشخاص. المركبة المأهولة قادرة أيضًا على حمل حمولة خمسمائة كيلوغرام. وفي النسخة غير المأهولة، ستكون السفينة قادرة على إيصال "الأشياء الجيدة" الأكثر إثارة للإعجاب إلى مدار أرضي منخفض، بوزن طنين.
إحدى المشاكل الرئيسية لمشروع PPTS هي عدم وجود مركبات إطلاق ذات خصائص ضرورية. اليوم، تم وضع الجوانب الفنية الرئيسية للمركبة الفضائية، لكن عدم وجود مركبة إطلاق يضع مطوريها في موقف صعب للغاية. ومن المفترض أن تكون مركبة الإطلاق الجديدة قريبة من الناحية التكنولوجية من مركبة الإطلاق Angara التي تم تطويرها في التسعينيات.
نموذج PTS في معرض MAKS-2009
©sdelanounas.ru
ومن الغريب أن هناك مشكلة خطيرة أخرى تتمثل في الغرض الأساسي من تصميم PTS (اقرأ: الواقع الروسي). لن تكون روسيا قادرة على تحمل تكاليف تنفيذ برامج استكشاف القمر والمريخ، على غرار تلك التي تنفذها الولايات المتحدة. حتى لو نجح تطوير المجمع الفضائي، فمن المرجح أن تكون مهمته الحقيقية الوحيدة هي تسليم البضائع والطاقم إلى محطة الفضاء الدولية. ولكن تم تأجيل بدء اختبارات الطيران لـ PPTS حتى عام 2018. بحلول هذا الوقت، من المرجح أن تكون المركبات الفضائية الأمريكية الواعدة قادرة بالفعل على القيام بالوظائف التي تؤديها حاليا المركبة الفضائية الروسية سويوز وبروجرس.
آفاق غامضة
العالم الحديث محروم من رومانسية الرحلات الفضائية - هذه حقيقة. بالطبع، نحن لا نتحدث عن إطلاق الأقمار الصناعية والسياحة الفضائية. لا داعي للقلق بشأن هذه المجالات من الملاحة الفضائية. تعتبر الرحلات الجوية إلى محطة الفضاء الدولية ذات أهمية كبيرة لصناعة الفضاء، لكن بقاء محطة الفضاء الدولية في المدار محدود. ومن المقرر تصفية المحطة في عام 2020. تعتبر المركبة الفضائية المأهولة الحديثة في المقام الأول جزءًا لا يتجزأ من برنامج معين. لا فائدة من تطوير سفينة جديدة دون الحصول على فكرة عن مهام تشغيلها. يجري تصميم مركبات فضائية أمريكية جديدة ليس فقط لتوصيل البضائع والأطقم إلى محطة الفضاء الدولية، ولكن أيضًا للرحلات الجوية إلى المريخ والقمر. ومع ذلك، فإن هذه المهام بعيدة كل البعد عن الاهتمامات الأرضية اليومية بحيث لا يمكننا أن نتوقع أي اختراقات كبيرة في مجال الملاحة الفضائية في السنوات المقبلة.
دفعت هوليوود مرة أخرى البشرية نحو استكشاف الفضاء: بعد عرض فيلم "المريخ"، ربما أراد كل بستاني ثانٍ زراعة البطاطس الخاصة به على سطح الكوكب الأحمر. وبعد فيلم Interstellar، أصبح العديد من تلاميذ المدارس والطلاب متحمسين لذلكالانخراط في استكشاف الفضاء الذي لا نهاية له لصالح البشرية. حسنًا، هذه الأحلام تقترب من الواقع!
يبدأ استكشاف الفضاء مع المريخ
يمكن للمرء أن ينتقد حكومات البلدان إلى ما لا نهاية لحقيقة أننا لم ننخرط بعد بشكل كامل في استكشاف الفضاء ولم ننتقل إلى المريخ، لأنه لو لم تكن هناك حروب ومواجهات تقسم الشعوب والعلماء، لكانت البشرية قد قطعت شوطا طويلا، ولكن هذا هو حكم مثير للجدل.
بدأ استكشاف الفضاء وتطور بفضل التنافس بين الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة الأمريكية على مر السنين. والآن بعد أن أصبحت الحرب الباردة شيئاً من الماضي، أصبحت الحاجة إلى مشاريع مثل النقل إلى المريخ على سبيل المثال موضع تساؤل. في سعيهم للحصول على تمويل لمشاريعهم، يجب على العلماء المرور بجحيم بيروقراطي، وإجراء الكثير من الأبحاث والحسابات، والأهم من ذلك، تقديم الآفاق التجارية أو الدفاعية لمشروعهم إلى الجهة الراعية (سواء كانت دولة أو شركة أو فردًا خاصًا).
إن استكشاف الفضاء هو الشغل الشاغل لدول الكومنولث
ومع ذلك، فإن استكشاف الفضاء لا يقف ساكنا، بل على العكس من ذلك يجذب مشاركين جدد إلى مساحاته التي لا نهاية لها من الفرص والاكتشافات. وبالإضافة إلى الدول المخضرمة في هذا المجال، مثل الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة الأمريكية والصين والاتحاد الأوروبي، يتم تنفيذ عمليات الإطلاق اليوم من قبل الهند واليابان وإسبانيا وشركة إيلون موسك الخاصة الشهيرة - سبيس إكس.
المراحل الرئيسية للمشاريع الفضائية المستقبلية لاستكشاف الفضاء
روسكوزموس تبحث عن حياة على المريخ
دعونا نتحدث عن خطط أكبر المشاركين، وأولهم سيكون روسكوزموس. موضوع الاهتمام الدائم للباحثين هو الكوكب الأحمر. على الرغم من الفشل في هبوط مركبة الهبوط شياباريللي ( شياباريلي) 19 أكتوبر 2016، يستمر مشروع ExoMars في العمل. وتظل مهمتها الرئيسية هي البحث عن الحياة على المريخ. ومن المقرر تنفيذ المرحلة الثانية من البرنامج في عام 2020. وخلال الرحلة التي تستغرق ستة أشهر للمركبة المتجولة، المجهزة بجهاز حفر فريد من نوعه، من المخطط أخذ عينات من الصخور على عمق يصل إلى مترين.
وتسعى أوروبا إلى استكشاف الفضاء بالاشتراك مع روسيا
برنامج ExoMars، مثل معدات العربة الجوالة، دولي. وكما أشار رينيه بيتشل، رئيس وكالة الفضاء الأوروبية في روسيا، فإن العمل المشترك شرط ضروري لنجاح المهام. بحلول عام 2020، من المخطط تسليم المرصد الفضائي Spektr-RG، الذي يتكون من تلسكوبين من إنتاج روسي وألماني، إلى مدار الأرض.
بعد أن أمرت روسكوزموس بالأبحاث ذات الصلة، أحيت مرة أخرى فكرة هبوط رجل على سطح القمر بحلول عام 2030، ولكن كما أشار ممثل الشركة إيجور بورينكوف، إذا ظل التمويل منخفضًا جدًا، فلن يتم تنفيذ هذا المشروع. وفي المجمل، من المقرر إطلاق أكثر من 12 مركبة إطلاق في عام 2017.
المشارك الرئيسي الثاني في استكشاف الفضاء المشترك هو وكالة ناسا. وبطبيعة الحال، لا يمكن للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء أن تظل بمعزل عن دراسة الكوكب الأحمر. تمامًا مثل وكالة روسكوزموس، تخطط وكالة ناسا لإطلاق مسبار المريخ في عام 2020. وتجدر الإشارة على الفور إلى أن ميزة برامجها تكمن في الاختيار التنافسي لأدوات المهام، كما أن المنافسة، كما نعلم من دورات الاقتصاد، تساعد على تحسين الجودة.
وتخطط ناسا لإطلاق تلسكوبها المسمى TESS هذا العام 2017. وستكون مهمتها الرئيسية هي اكتشاف الكواكب الخارجية غير المعروفة سابقًا. وتحتل دراسة أوروبا، وهو قمر صناعي لكوكب المشتري، مكانة خاصة في خطط المديرية. ويخطط العلماء لاكتشاف علامات الحياة على هذا الجسم المغطى بالجليد.
في المستقبل، سوف تطير الروبوتات المرنة إلى الكواكب
تكمن الصعوبة في تطوير جهاز خاص قادر على الانغماس العميق والطويل في بيئة غير مواتية. وفي الوقت الحالي، تتضمن الخطط الواعدة للمستقبل مشروع تطوير روبوت خاص مرن على شكل ثعبان البحر، سيحصل على الطاقة اللازمة لعمله من المجالات المغناطيسية. ولم يتم بعد وضع خطة لاستخدام الروبوت للغرض المقصود منه، لأنه لا يزال بحاجة إلى إثبات ملاءمته على الأرض.
صاروخ المسيرة الطويلة 2F (Chang Zheng 2F) من المركبة الفضائية المأهولة Shenzhou-8 عند منصة الإطلاق في مركز Jiuquan لإطلاق الأقمار الصناعية. Center.DLR / wikimedia.org (CC BY 3.0 DE)
الصين - تنين الفضاء الخفي
ولا تنوي الصين التوقف عند مثل هذه النجاحات الكبيرة في الاقتصاد؛ فالآن هدفها هو الفضاء. لا يمكن لبرنامج الفضاء الصيني، الذي بدأ عام 1956، أن يتباهى بنجاحات كبيرة، لكن من المؤكد أنه يحمل طموحات. منذ عام 2011، تم تنفيذ برنامج إطلاق أول محطة فضائية صينية متعددة الوحدات، Tiangong-3، بشكل منهجي.
في الوقت الحالي، تم إطلاق الوحدة الأساسية Tiangong-1 والمختبر الفضائي Tiangong-2، وتتمثل مهمتهما الرئيسية في إجراء الاختبارات وإعداد مخرجات وحدات Tiangong-3. يمكن معرفة ما إذا كان مشروع الفضاء الصيني سيكون قادرًا على المقارنة مع محطة مير ومحطة الفضاء الدولية (التي لا تمثل الصين فيها، بالمناسبة، بسبب معارضة الولايات المتحدة) في عام 2022.
اليابان ستنتج الطاقة الشمسية في الفضاء
تخطط اليابان، على الرغم من فشل مهمة تطهير مدار الأرض من الحطام الفضائي في ديسمبر/كانون الأول 2016 وسقوط أصغر مركبة إطلاق لها في يناير/كانون الثاني 2017، لتنفيذ أحد أكبر وأهم البرامج - وهو إنشاء قمر صناعي مداري بواسطة 2030. وبفضل الخلايا الكهروضوئية التي تحول الفوتونات إلى كهرباء، سيكون قادرا على جمع الطاقة الشمسية وإرسالها إلى الأرض.
وفقا للمستقبليين، ينبغي أن يكون لديها عدد كبير من الألواح الشمسية. وبطبيعة الحال، مع الاحتفاظ بكمية كبيرة من الحطام المداري، فإن تنفيذ هذا المشروع سيواجه عددا من المشاكل المرتبطة بقوة ومتانة الهيكل.
سفن ماسك تعود دائمًا
المشارك الجديد، ولكن المعلن عنه بالفعل، في استكشاف الفضاء هو SpaceX، بقيادة الملياردير إيلون ماسك. كان من الممكن أن تؤدي عمليات الإطلاق الثلاثة الأولى لصاروخ Falcon-1 إلى إنهاء تاريخ الشركة، لكنها حصلت بالفعل في عام 2015 على عقد لتزويد محطة الفضاء الدولية بالإمدادات اللازمة، والتي طورت من أجلها مركبة Dragon الفضائية القادرة على العودة إلى الأرض.
ميناء فضائي عائم
كما نفذت SpaceX بنجاح مشروعًا لهبوط المرحلة الأولى من مركبة الإطلاق على منصة عائمة. وهذا من شأنه أن يقلل من تكاليف الإطلاق الفضائي. تعمل الشركة أيضًا بنشاط على تطوير السياحة الفضائية، حيث تذهب الأموال منها نحو مزيد من التطوير. ومما يثير الاهتمام بشكل خاص تطوير نظام النقل بين الكواكب الذي سيجعل من الممكن في المستقبل نقل الأشخاص والبضائع إلى المريخ.
من تضخيم طموحات الفضاء إلى العمل معًا من أجل الجميع
في الوقت الحالي، لا توجد برامج طموحة لإنشاء "نجم الموت" أو "التضاريس" (شكل من الظروف المناسبة لحياة الإنسان) على سطح الكواكب القريبة، لكن استكشاف الفضاء يتحرك بوتيرته الخاصة. ولا يسع المرء إلا أن يبتهج بإدراج الشركات الخاصة في هذه العملية، القادرة على ضخ الدم في عروق حارس الفضاء القديم، وتطوير الرحلات الجوية الخاصة، التي يمكن أن تفتح الطريق أمام تدفقات مالية إضافية إلى الميدان للبحث عن "البحر الأسود" الذي لا نهاية له.
إذا وجدت خطأ، يرجى تحديد جزء من النص والنقر عليه السيطرة + أدخل.