Ludzkość od dawna planuje przyszłość lotów w przestrzeń kosmiczną. Ale jakie będą te loty? Jakich statków będziemy używać do poruszania się po przestrzeniach Wszechświata?
Czy te statki będą na tyle duże, że w ich wnętrzu zmieści się wystarczająco dużo miejsca na budowę osiedli, a nawet całych miast, co widzieliśmy nie raz w wielu filmach science fiction? A może będą bardziej realistyczne i będą przedstawiać duże orbitalne stacje kosmiczne? Głównym pytaniem tego artykułu jest to, jak bliskie rzeczywistości są koncepcje kolonii kosmicznych proponowane w science fiction.
Gigantyczne stacje kosmiczne wielkości Księżyca. Ogromne stacje w kształcie pierścienia krążące po orbicie obcych światów. Ogromne miasta dryfujące w atmosferze obcych planet. Dzisiaj rozważymy wszystkie te koncepcje i dowiemy się, jak są wykonalne.
Komentatorką tego czy tamtego pomysłu będzie Cindy Du, pracownik naukowy i doktorantka Massachusetts Institute of Technology, osoba, która szczerze wierzy, że projekt Mars One od samego początku jest skazany na porażkę, oraz naukowiec, który napisał książkę poważny artykuł naukowy poruszający kwestie związane z możliwym przyszłym życiem w kosmosie.
Według Du rozważając jakąkolwiek możliwość zamieszkania ludzi w kosmosie, należy wziąć pod uwagę trzy rzeczy. Musimy wziąć pod uwagę siedlisko, czego od niego oczekujemy i jego wielkość. To właśnie te trzy kryteria mogą wskazywać na możliwość lub niemożliwość całego przedsięwzięcia. Dlatego przyjrzyjmy się kilku opcjom kosmicznych mieszkań, jakie oferuje nam science fiction i dowiedzmy się, jak realistyczne i racjonalne jest ich wykorzystanie.
Mobilna stacja kosmiczna niczym Gwiazda Śmierci
Prawie każdy fan filmów science fiction wie, czym jest Gwiazda Śmierci. To taka duża, szara i okrągła stacja kosmiczna z epickiego filmu Gwiezdne Wojny, która bardzo przypomina Księżyc. To międzygalaktyczny niszczyciel planet, który w zasadzie sam w sobie jest sztuczną planetą wykonaną ze stali i zamieszkaną przez szturmowców.
Czy naprawdę możemy zbudować taką sztuczną planetę i przemierzać na niej połacie galaktyki? W teorii – tak. Już samo to będzie wymagało niesamowitych zasobów ludzkich i finansowych.
„Zbudowa stacji wielkości Gwiazdy Śmierci wymagałaby ogromnych zapasów materiałów” – mówi Du.
Kwestię budowy Gwiazdy Śmierci – to nie żart – poruszył nawet amerykański Biały Dom, po tym jak społeczeństwo przesłało do rozpatrzenia odpowiednią petycję. Oficjalna odpowiedź władz była taka, że na samą stal konstrukcyjną potrzeba 852 000 000 000 000 000 dolarów.
Załóżmy, że pieniądze nie grają roli i Gwiazda Śmierci faktycznie została zbudowana. Co dalej? I wtedy w grę wchodzi stara, dobra fizyka. I to okaże się prawdziwym problemem.
„Wystrzelenie Gwiazdy Śmierci w przestrzeń kosmiczną wymagałoby niespotykanej dotąd ilości energii” – kontynuuje Du.
„Masa stacji będzie równa masie Deimosa, jednego z satelitów Marsa. Ludzkość po prostu nie ma możliwości i niezbędnych technologii, aby zbudować silnik zdolny do poruszania takich gigantów.
Stacja orbitalna „Deep Space 9”
Dowiedzieliśmy się więc, że Gwiazda Śmierci jest za duża (przynajmniej w dzisiejszej opinii) na podróż w kosmos. Być może pomoże nam jakaś mniejsza stacja kosmiczna, jak Deep Space 9, na której rozgrywają się wydarzenia z serii Star Trek (1993-1999). W tej serii stacja zlokalizowana jest na orbicie fikcyjnej planety Bajor i stanowi doskonałe siedlisko oraz prawdziwe galaktyczne centrum handlowe.
„Ponownie, zbudowanie takiej stacji wymagałoby wielu zasobów” – mówi Du.
„Główne pytanie brzmi: czy powinniśmy dostarczyć niezbędny materiał na planetę, na której orbicie będzie zlokalizowana przyszła stacja, czy też powinniśmy wydobywać niezbędne zasoby bezpośrednio na miejscu, powiedzmy, na jakiejś asteroidzie lub satelicie jednego z lokalnych planety?”
Du twierdzi, że dostarczenie każdego kilograma ładunku w przestrzeń kosmiczną na niską orbitę okołoziemską kosztuje obecnie około 20 000 dolarów. Biorąc to pod uwagę, najprawdopodobniej rozsądniejsze byłoby wysłanie jakiegoś rodzaju automatycznego statku kosmicznego w celu wydobycia jednej z lokalnych asteroid, niż dostarczenie niezbędnego materiału z Ziemi na miejsce.
Kolejną kwestią, która będzie wymagała obowiązkowego rozwiązania, będzie oczywiście kwestia podtrzymywania życia. W tym samym Star Treku stacja Deep Space 9 nie była całkowicie autonomiczna. Było to galaktyczne centrum handlowe, z nowymi dostawami przywożonymi przez różnych kupców, a także dostawami z planety Bajor. Według Du budowa takich stacji kosmicznych do zamieszkania będzie w każdym razie wymagała od czasu do czasu misji w celu dostarczenia nowej żywności.
„Stacja tej wielkości prawdopodobnie funkcjonowałaby w oparciu o tworzenie i łączenie wykorzystania mediów biologicznych (takich jak rosnące glony do celów odżywczych) z systemami podtrzymywania życia opartymi na procesach inżynierii chemicznej, takimi jak ISS” – wyjaśnia Du.
„Te systemy nie będą całkowicie autonomiczne. Będą wymagały okresowej konserwacji, uzupełniania wody, tlenu, dostarczania nowych części zamiennych i tak dalej.”
Stacja marsjańska jak z filmu „Misja na Marsa”
W tym filmie jest mnóstwo absurdów fantasy. Tornado na Marsie? Mistyczne obeliski obcych? Najbardziej zagmatwany jest jednak opisany w filmie fakt, że na Marsie bardzo łatwo jest urządzić sobie dom i zaopatrzyć się w wodę i tlen. Bohater grany przez aktora Dona Cheadle’a, pozostawiony sam na Marsie, wyjaśnia, że udało mu się przetrwać na Czerwonej Planecie, tworząc mały ogródek warzywny.
"To działa. Daję im światło i dwutlenek węgla, a oni dają mi tlen i pożywienie.
Skoro to takie proste, to co wciąż robimy tu, na Ziemi?
„Teoretycznie rzeczywiście możliwe jest stworzenie marsjańskiej szklarni. Jednak uprawa roślin ma wiele cech. A jeśli porównamy koszty pracy przy uprawie roślin na Marsie z kosztem dostarczania gotowych produktów z Ziemi na Czerwoną Planetę, wówczas łatwiej i taniej będzie dostarczać gotowe i pakowane produkty, uzupełniając zapasy tylko częścią uprawianych roślin, które charakteryzują się bardzo wysokim stopniem produktywności. Ponadto będziesz musiał wybrać rośliny o minimalnym cyklu dojrzewania. Na przykład różne sałaty.”
Pomimo przekonania Cheadle'a, że między roślinami i ludźmi istnieją ścisłe powiązania (może to być prawdą na Ziemi), w trudnych warunkach klimatycznych Marsa rośliny i ludzie znajdą się w zupełnie dla nich nienaturalnym środowisku. Nie należy zapominać także o takim aspekcie jak różnice w intensywności fotosyntezy roślin uprawnych. Uprawa roślin będzie wymagała złożonych, zamkniętych systemów kontroli środowiska. Jest to bardzo poważne zadanie, ponieważ w tym przypadku ludzie i rośliny będą musiały dzielić jedną atmosferę. Rozwiązanie tego problemu w praktyce będzie wymagało zastosowania izolowanych szklarni do wzrostu, ale to z kolei zwiększy całkowity koszt.
Uprawa roślin może być dobrym pomysłem, ale lepiej zaopatrzyć się w dodatkowe prowianty, które można zabrać ze sobą przed lotem w jedną stronę.
Miasto w Chmurach. Miasto unoszące się w atmosferze planety
Słynne „miasto w chmurach” Lando Calrissiana z „Gwiezdnych Wojen” wydaje się całkiem ciekawym pomysłem na science fiction. Czy jednak planety z bardzo gęstą atmosferą, ale o szorstkiej powierzchni, mogą być odpowiednią platformą dla przetrwania, a nawet dobrobytu ludzkości? Eksperci z NASA uważają, że jest to rzeczywiście możliwe. A najbardziej odpowiednim kandydatem na rolę takiej planety w naszym Układzie Słonecznym jest Wenus.
Centrum Badawcze Langley badało kiedyś ten pomysł i nadal pracuje nad koncepcjami statków kosmicznych, które mogłyby wysłać ludzi do górnych warstw atmosfery Wenus. Pisaliśmy już, że zbudowanie gigantycznej stacji wielkości miasta będzie zadaniem bardzo trudnym, wręcz niemożliwym, ale znalezienie odpowiedzi na pytanie, jak utrzymać statek kosmiczny w górnych warstwach atmosfery, może być jeszcze trudniejsze.
„Ponowne wejście w atmosferę to jeden z najtrudniejszych testów lotów kosmicznych” – mówi Du.
„Nie możesz sobie nawet wyobrazić, jakie „7 minut grozy” musiał przeżyć Curiosity lądując na Marsie. A utrzymanie gigantycznej stacji mieszkalnej w górnych warstwach atmosfery będzie znacznie trudniejsze. Kiedy wjedziesz w atmosferę z prędkością kilku tysięcy kilometrów na sekundę, w ciągu kilku minut będziesz musiał uruchomić układy hamulcowe i stabilizacyjne pojazdu w atmosferze. Inaczej po prostu się rozbijesz.”
Znów jedną z zalet latającego miasta Calrissian jest stały dostęp do czystego i świeżego powietrza, o czym można zupełnie zapomnieć, jeśli mówimy o rzeczywistych warunkach, a w szczególności o warunkach Wenus. Ponadto trzeba będzie opracować specjalne skafandry kosmiczne, w których ludzie będą mogli zejść i uzupełnić zapasy materiałów na piekielnej powierzchni tej planety. Du ma kilka pomysłów na ten temat:
„W przypadku zasiedlenia atmosferycznego, w zależności od wybranej lokalizacji, można np. oczyścić atmosferę wokół stacji (na Wenus można np. przetworzyć CO2 w O2) lub można za pomocą kabla wysłać na powierzchnię robotycznych górników, na przykład do wydobycia minerałów i ich późniejszego dostarczenia z powrotem na stację. W warunkach Wenus będzie to ponownie niezwykle trudne zadanie.”
Ogólnie rzecz biorąc, pomysł Miasta w Chmurach nie wygląda dobrze z wielu punktów widzenia.
Gigantyczny statek kosmiczny „Axiom” z kreskówki „WALL-E”
Oszałamiający i poruszający film animowany science-fiction WALL-E przedstawia stosunkowo realistyczną wersję exodusu ludzkości z Ziemi. Podczas gdy roboty próbują oczyścić powierzchnię Ziemi z nagromadzonych na niej śmieci, ludzie odlatują z układu w przestrzeń kosmiczną na gigantycznym statku kosmicznym. Brzmi całkiem realistycznie, prawda? Nauczyliśmy się już, jak budować statki kosmiczne, więc może po prostu powiększmy je?
W rzeczywistości pomysł ten jest zdaniem Du niemal najbardziej nierealistyczny z listy zaproponowanej w tym artykule.
„Kreskówka pokazuje, że statek Axiom znajduje się w bardzo głębokim kosmosie. Dlatego najprawdopodobniej nie ma on dostępu do żadnych zewnętrznych zasobów, które mogą być potrzebne do utrzymania życia na statku. Na przykład, ponieważ statek będzie zlokalizowany daleko od naszego Słońca lub jakiegokolwiek innego źródła energii słonecznej, najprawdopodobniej będzie zasilany z reaktora jądrowego. Populacja statku wynosi kilka tysięcy osób. Wszyscy muszą jeść, pić i oddychać powietrzem. Trzeba skądś te wszystkie zasoby wziąć i nie zapominać o recyklingu odpadów, które z pewnością będą się gromadzić przy wykorzystaniu tych zasobów.”
„Nawet jeśli użyjesz jakiegoś ultranowoczesnego biologicznego systemu podtrzymywania życia, przebywanie w środowisku kosmicznym, które nie jest w stanie uzupełnić statku kosmicznego niezbędną ilością energii, będzie oznaczać, że wszystkie te systemy podtrzymywania życia nie będą w stanie wspierają procesy biologiczne na pokładzie. Krótko mówiąc, opcja z gigantycznym statkiem kosmicznym wygląda najbardziej fantastycznie.
Świat pierścienia. Elizjum
Światy pierścieniowe, takie jak te przedstawione w filmie akcji science fiction Elysium czy w grze wideo Halo, to być może jedne z najciekawszych pomysłów na przyszłe stacje kosmiczne. W Elysium stacja znajduje się blisko Ziemi i, jeśli pominąć jej rozmiar, charakteryzuje się pewnym stopniem realizmu. Jednak największym problemem jest tu jego „otwartość”, która sama w sobie jest czystą fantazją.
„Być może najbardziej kontrowersyjną kwestią związaną z Elysium jest jego otwartość na środowisko kosmiczne” – wyjaśnia Du.
„Film pokazuje, jak statek kosmiczny po przybyciu z kosmosu po prostu ląduje na trawniku. Nie ma żadnych bramek dokujących ani nic podobnego. Ale taka stacja musi być całkowicie odizolowana od środowiska zewnętrznego. W przeciwnym razie atmosfera tutaj nie potrwa długo. Być może otwarte przestrzenie stacji można by zabezpieczyć jakimś niewidzialnym polem, które pozwoliłoby światłu słonecznemu przedostać się do środka i podtrzymać życie w posadzonych tam roślinach i drzewach. Ale na razie to tylko fantazja. Nie ma takich technologii.”
Sam pomysł stacji w kształcie pierścieni jest cudowny, ale póki co nierealny.
Podziemne miasta jak z „Matrixa”
Akcja trylogii Matrix faktycznie rozgrywa się na Ziemi. Jednak powierzchnię planety zamieszkują zabójcze roboty, przez co nasz dom wygląda jak obcy i bardzo niegościnny świat. Aby przeżyć, ludzie musieli zejść pod ziemię, bliżej jądra planety, gdzie wciąż jest ciepło i bezpieczniej. Głównym problemem w takich realnych okolicznościach, poza oczywiście trudnością w transporcie sprzętu potrzebnego do stworzenia podziemnej kolonii, będzie utrzymanie kontaktu z resztą ludzkości. Du wyjaśnia tę złożoność na przykładzie Marsa:
„Podziemne kolonie mogą mieć problemy z komunikacją między sobą. Komunikacja między podziemnymi koloniami na Marsie i Ziemi będzie wymagała stworzenia oddzielnych potężnych linii komunikacyjnych i satelitów orbitalnych, które będą służyć jako pomost do przesyłania wiadomości między obiema planetami. Jeśli wymagana jest stała linia komunikacyjna, w tym przypadku konieczne będzie wykorzystanie co najmniej jednego dodatkowego satelity, który będzie znajdować się na orbicie Słońca. Odbierze sygnał i wyśle go na Ziemię, gdy nasza planeta i Mars znajdą się po przeciwnych stronach gwiazdy”.
Terraformowana asteroida jak z powieści „2312”
W powieści Kim Stanley Robinson ludzie terraformowali asteroidę i zbudowali na niej coś w rodzaju terrarium, w którym pod wpływem siły dośrodkowej powstaje sztuczna grawitacja.
Ekspert NASA Al Globus twierdzi, że najważniejsze będzie rozwiązanie problemu szczelności asteroidy, biorąc pod uwagę, że większość z nich wygląda na zasadniczo duże kawałki różnych kosmicznych „śmieci”. Ponadto ekspert twierdzi, że asteroidy bardzo trudno jest obracać, a zmiana środka ciężkości będzie wymagała pewnego wysiłku w dostosowaniu jej kursu.
„Jednak zbudowanie stacji kosmicznej na asteroidzie jest rzeczywiście możliwe. Konieczne będzie jedynie znalezienie największego i najbardziej odpowiedniego latającego kawałka skały” – mówi Du.
„Co ciekawe, NASA planuje coś podobnego w ramach swojej misji przekierowania asteroid”.
„Jednym z zadań jest wybranie najbardziej odpowiedniej asteroidy o pożądanej strukturze, kształcie i orbicie. Istniały koncepcje, według których rozważano kwestię umieszczenia asteroidy na okresowych orbitach pomiędzy Ziemią a Marsem. Zachowanie asteroid w tym przypadku zmieniło się w taki sposób, że pełniły one rolę transporterów pomiędzy obiema planetami. Z kolei dodatkowa masa wokół asteroidy zapewniła ochronę przed skutkami promieniowania kosmicznego.”
„Głównym zadaniem związanym z tą koncepcją byłoby przeniesienie na określoną orbitę asteroidy potencjalnie nadającej się do zamieszkania (wymagałoby to technologii, których obecnie nie posiadamy), a także wydobycie i przetwarzanie minerałów na tej asteroidzie. W tym też nie mamy jeszcze żadnego doświadczenia.
„Rozmiar i zagęszczenie takiego obiektu bardziej nadają się do wysłania tam 4-6-osobowej ekipy, niż budowania czegoś na poziomie kolonii. NASA przygotowuje się teraz do tego.”
Tytuł otwierający serial telewizyjny „The Expanse”: schematyczne przedstawienie rozprzestrzeniania się ludzkości w Układzie Słonecznym
Przygotowałem krótki artykuł dla magazynu Popular Mechanics - prognozę rozwoju astronautyki. Materiał „5 scenariuszy na przyszłość” (nr 4, 2016) zawierał tylko niewielką część artykułu – tylko jeden akapit :) Publikuję pełną wersję!
Część pierwsza: Najbliższa przyszłość – lata 2020-2030
Na początku nowej dekady ludzie powrócą do przestrzeni cislunarnej w ramach programu NASA Elastic Path. Pomoże w tym nowa amerykańska superciężka rakieta Space Launch System (SLS), której pierwszy start zaplanowano na 2018 rok. Ładowność - 70 ton w pierwszym etapie, do 130 ton w kolejnych etapach. Przypomnę, że rosyjski Proton ma ładowność zaledwie 22 ton, nowa Angara-A5 ma około 24 ton. W USA powstaje także państwowy statek kosmiczny Orion.
SLS
Źródło: NASA
Amerykańskie prywatne firmy zapewnią dostawę astronautów i ładunku na ISS. Początkowo dwa statki – Dragon V2 i CST-100, potem dołączą kolejne (być może skrzydlate – np. Dream Chaser, nie tylko w wersji towarowej, ale także pasażerskiej).
ISS będzie działać co najmniej do 2024 roku (być może dłużej, szczególnie na odcinku rosyjskim).
Wtedy NASA ogłosi konkurs na nową bazę blisko Ziemi, który prawdopodobnie wygra Bigelow Aerospace ze swoim projektem stacji z nadmuchiwanymi modułami.
Można przewidzieć, że do końca lat 2020. na orbicie znajdzie się kilka prywatnych załogowych stacji orbitalnych o różnym przeznaczeniu (od turystyki po montaż satelitów orbitalnych).
Wykorzystując ciężką rakietę (o nośności nieco ponad 50 ton, czasami klasyfikowaną jako superciężka) Falcon Heavy i Dragon V2 produkcji Elona Muska, turystyczne loty na orbitę wokół Księżyca są całkiem możliwe – a nie tylko przelot w pobliżu, ale pracuj na orbicie księżycowej - bliżej połowy lat 20. XX wieku.
Ponadto bliżej połowy i końca lat 20. XX w. prawdopodobny jest konkurs ze strony NASA na utworzenie księżycowej infrastruktury transportowej (prywatne wyprawy i prywatna baza księżycowa). Według niedawno opublikowanych szacunków, prywatni inwestorzy będą potrzebować około 10 miliardów dolarów dofinansowania rządowego, aby powrócić na Księżyc w przewidywalnym (mniej niż 10 lat) czasie.
Model bazy księżycowej prywatnej firmy Bigelow Aerospace
Źródło: Bigelow Aerospace
Zatem „Elastyczna Ścieżka” prowadzi NASA na Marsa (wyprawa na Fobosa – na początku lat 30., na powierzchnię Marsa – dopiero w latach 40., chyba że pojawi się potężny impuls przyspieszający ze strony społeczeństwa), a niska orbita okołoziemska, a nawet Księżyc zostanie porzucony w sprawach prywatnych.
Ponadto uruchomione zostaną nowe teleskopy, które pozwolą nie tylko znaleźć dziesiątki tysięcy egzoplanet, ale także zmierzyć widma atmosfer najbliższych z wykorzystaniem bezpośrednich obserwacji. Zaryzykowałbym założenie, że przed rokiem 30 zostaną uzyskane dowody na istnienie życia pozaziemskiego (atmosfera tlenowa, sygnatury roślinności w podczerwieni itp.), a kwestia Wielkiego Filtra i Paradoksu Fermiego ponownie się pojawi.
Będą nowe loty sond do asteroid, gazowych gigantów (do satelity Jowisza Europa, do satelitów Saturna Tytan i Enceladus, a także do Urana czy Neptuna), pojawią się pierwsze prywatne sondy międzyplanetarne (Księżyc, Wenus, ewentualnie Mars z asteroidy).
Mówienie o wydobywaniu zasobów na asteroidach do roku 30 pozostanie tylko mówieniem. Chyba, że prywatni handlowcy przeprowadzą małe eksperymenty technologiczne wspólnie z agencjami rządowymi.
Turystyczne systemy suborbitalne zaczną latać masowo – setki ludzi odwiedzą krawędź kosmosu.
Chiny na początku lat 20. zbudują własną wielomodułową stację orbitalną, a od połowy do końca dekady wykonają załogowy lot wokół Księżyca. Wystrzeli także wiele sond międzyplanetarnych (np. chiński łazik marsjański), ale w astronautyce nie zajmie pierwszego miejsca. Choć będzie na trzecim lub czwartym miejscu – zaraz za Stanami Zjednoczonymi i dużymi prywatnymi traderami.
W najlepszym przypadku Rosja zachowa „pragmatyczną przestrzeń” – komunikację, nawigację, teledetekcję Ziemi, a także sowieckie dziedzictwo załogowej eksploracji kosmosu. Kosmonauci polecą do rosyjskiego segmentu ISS na Sojuzie, a po wycofaniu się USA z projektu segment rosyjski prawdopodobnie utworzy odrębną stację – znacznie mniejszą od radzieckiego Miru i jeszcze mniejszą od stacji chińskiej. Ale to wystarczy, aby uratować branżę. Nawet pod względem rakiet nośnych Rosja spadnie na 3-4 miejsce. Ale to wystarczy do realizacji zadań o znaczeniu gospodarczym kraju. W najgorszym przypadku, po zakończeniu eksploatacji ISS, kierunek załogowy w kosmonautyce w Rosji zostanie całkowicie zamknięty, a w najbardziej optymistycznym ogłoszony zostanie program księżycowy z rzeczywistym (a nie w połowie) lata 30. XXI w.) terminów i jasnej kontroli, która pozwoli już w połowie lat 20. XX w. przeprowadzić lądowania na Księżycu. Ale taki scenariusz jest, niestety, mało prawdopodobny.
Do klubu potęg kosmicznych dołączą nowe kraje, w tym kilka krajów posiadających programy załogowe – Indie, Iran, a nawet Korea Północna. Nie wspominając już o firmach prywatnych: do końca dekady prywatnych pojazdów orbitalnych z załogą będzie dużo – ale niewiele więcej niż tuzin.
Wiele małych firm stworzy własne ultralekkie i lekkie rakiety. Co więcej, część z nich będzie stopniowo zwiększać swoją ładowność i wchodzić do klas średnich, a nawet ciężkich.
Zasadniczo nie pojawią się nowe rakiety nośne; ludzie będą latać na rakietach, ale normą stanie się ponowne wykorzystanie pierwszych stopni lub regeneracja silników. Prawdopodobnie zostaną przeprowadzone eksperymenty z lotniczymi systemami wielokrotnego użytku, nowymi paliwami i konstrukcjami. Być może pod koniec lat 20. zostanie zbudowana jednostopniowa rakieta nośna wielokrotnego użytku i zacznie latać.
Część druga: transformacja ludzkości w cywilizację kosmiczną – od 2030 roku do końca XXI wieku
Na Księżycu znajduje się wiele baz, zarówno publicznych, jak i prywatnych. Naturalny satelita Ziemi wykorzystywany jest jako baza zasobów (energia, lód, różne składniki regolitu), poligon eksperymentalny i naukowy, na którym testowane są technologie kosmiczne do lotów długodystansowych, teleskopy na podczerwień zlokalizowane są w zacienionych kraterach, a radioteleskopy znajduje się po drugiej stronie.
Księżyc jest włączony w gospodarkę Ziemi - energia elektrowni księżycowych (pola paneli słonecznych i koncentratorów słonecznych zbudowanych z lokalnych zasobów) przekazywana jest zarówno do holowników kosmicznych w przestrzeni okołoziemskiej, jak i na Ziemię. Rozwiązano problem dostarczania materii z powierzchni Księżyca na niską orbitę okołoziemską (hamowanie w atmosferze i wychwytywanie). Księżycowy wodór i tlen są wykorzystywane na stacjach benzynowych cislunarnych i blisko Ziemi. To oczywiście dopiero pierwsze eksperymenty, ale prywatne firmy już na nich zarabiają. Hel-3 jest dotychczas wydobywany jedynie w małych ilościach do eksperymentów związanych z termojądrowymi silnikami rakietowymi.
Na Marsie znajduje się stacja kolonii naukowej. Wspólny projekt „prywatnych inwestorów” (głównie Elona Muska) i państw (głównie USA). Ludzie mają możliwość powrotu na Ziemię, ale wielu leci do nowego świata na zawsze. Pierwsze eksperymenty dotyczące możliwego terraformowania planety. Na Fobosie znajduje się baza przeładunkowa dla ciężkich statków międzyplanetarnych.
Baza Marsa
Źródło: Bryan Versteeg
W całym Układzie Słonecznym znajduje się wiele sond, których celem jest przygotowanie do eksploracji i poszukiwania zasobów. Loty szybkich pojazdów z napędem atomowym w Pas Kuipera do niedawno odkrytego gazowego giganta – dziewiątej planety. Łaziki na Merkurym, balony, pływające, latające sondy na Wenus, badające satelity gigantycznych planet (na przykład łodzie podwodne w morzach Tytana).
Rozproszone sieci teleskopów kosmicznych umożliwiają wykrywanie egzoplanet poprzez bezpośrednią obserwację, a nawet tworzenie (w bardzo niskiej rozdzielczości) map planet wokół pobliskich gwiazd. Do ogniska soczewki grawitacyjnej Słońca wysłano duże automatyczne obserwatoria.
Rozmieszczono i działają jednostopniowe rakiety nośne wielokrotnego użytku; na Księżycu aktywnie wykorzystuje się inne niż rakietowe metody dostarczania ładunku – katapulty mechaniczne i elektromagnetyczne.
Wokół lata wiele turystycznych stacji kosmicznych. Istnieje kilka stacji - instytutów naukowych ze sztuczną grawitacją (stacja torusowa).
Ciężkie załogowe międzyplanetarne statki kosmiczne nie tylko dotarły do Marsa i zapewniły rozmieszczenie bazy kolonii na Czerwonej Planecie, ale także aktywnie badają pas asteroid. Wysłano wiele ekspedycji do planetoid bliskich Ziemi i przeprowadzono wyprawę na orbitę Wenus. Rozpoczęły się przygotowania do rozmieszczenia baz badawczych w pobliżu planet-olbrzymów Jowisza i Saturna. Być może planety-olbrzymy staną się celem pierwszego lotu testowego międzyplanetarnego statku kosmicznego z silnikiem termojądrowym z uwięzieniem plazmy magnetycznej.
Wystrzelenie balonu pogodowego na Tytanie
Po locie Gagarina ludzie poważnie myśleli, że w ciągu zaledwie kilku dekad ludzkość podbije przestrzeń kosmiczną, skolonizuje Księżyc, Marsa i być może bardziej odległe planety. Prognozy te były jednak zbyt optymistyczne. Ale teraz kilka stanów i prywatnych firm poważnie pracuje nad ożywieniem wyścigu kosmicznego, który stracił swoją intensywność. W naszej dzisiejszej recenzji opowiemy o kilku najbardziej ambitnych tego typu projektach naszych czasów.
Amerykański multimilioner Dennis Tito, który kiedyś został pierwszym kosmicznym turystą, stworzył program Inspiration Mars, którego celem jest wystrzelenie prywatnej misji na Marsa w 2018 roku. Dlaczego w 2018 roku? Faktem jest, że kiedy statek kosmiczny wystrzeliwuje 5 stycznia tego roku, pojawia się wyjątkowa okazja, aby przelecieć minimalną trajektorię. Następnym razem taka szansa pojawi się dopiero za trzynaście lat.
Amerykańska agencja zaawansowanego rozwoju DARPA planuje uruchomić zakrojony na szeroką skalę program kosmiczny rozwijany przez sto lat lub dłużej. Jej głównym celem jest chęć eksploracji przestrzeni poza Układem Słonecznym pod kątem jej potencjalnej kolonizacji przez Ludzkość. Jednocześnie sama DARPA planuje wydać na to zaledwie 100 mln dolarów, a główny ciężar finansowy spadnie na barki prywatnych inwestorów. Ten tryb współpracy w agencji porównano do wypraw eksploracyjnych z XVI w., podczas których ich przywódcy, działając pod banderami różnych państw, ostatecznie otrzymywali większość dochodów z terytoriów przyłączonych do Korony i status w nich namiestnika królewskiego.
Znany reżyser James Cameron założył fundację, która zajmie się problemem wykorzystania asteroid do celów korzystnych dla ludzkości. W końcu te obiekty kosmiczne są pełne pierwiastków ziem rzadkich. A w 500-metrowej asteroidzie może znajdować się więcej platyny, niż wydobyto na Ziemi w całej jej historii. Dlaczego więc nie spróbować zdobyć tych zasobów? Do inicjatywy Camerona przyłączyły się Google, The Perot Group, Hillwood i kilka innych firm.
Japonia planuje w najbliższej przyszłości budowę tzw. „żagiel słoneczny” ESAIL, który dzięki naporowi promieni słonecznych na swoją powierzchnię będzie przemieszczał się w przestrzeni kosmicznej z prędkością 19 kilometrów na sekundę. A to sprawi, że będzie to najszybszy obiekt stworzony przez człowieka w Układzie Słonecznym.
W kwietniu 2015 roku Rosyjska Agencja Kosmiczna ogłosiła ambitne plany stworzenia do 2050 roku baz mieszkalnych na Księżycu i Marsie. Co więcej, wszystkie znaczące zjazdy w jego ramach będą wykonywane nie z Bajkonuru, ale z nowego kosmodromu Wostochny, który jest obecnie budowany na Dalekim Wschodzie.
Zwiastując dalszy rozwój prywatnych lotów na orbitę okołoziemską, rosyjska firma Orbital Technologies wraz z RSC Energia uruchomiła projekt o nazwie Commercial Space Station, mający na celu stworzenie pierwszego hotelu dla turystów kosmicznych. Oczekuje się, że jego pierwszy moduł zostanie wysłany w przestrzeń kosmiczną w latach 2015-2016.
Jednym z najbardziej obiecujących obszarów eksploracji kosmosu jest opracowanie koncepcji kosmicznej windy, która mogłaby podnosić obiekty po linie na orbitę Ziemi. Japońska firma Obayashi Corporation obiecuje stworzyć pierwszy taki transport do 2050 roku. Winda ta będzie mogła poruszać się z prędkością 200 kilometrów na godzinę i przewozić jednocześnie 30 osób.
Na orbicie Ziemi znajduje się ogromna liczba starych, zużytych satelitów, które zamieniły się w tak zwane „śmieci kosmiczne”. I to pomimo tego, że wysłanie tam zaledwie jednego kilograma ładunku kosztuje średnio 30 tysięcy dolarów. Z tego powodu DARPA zdecydowała się rozpocząć prace nad stacją kosmiczną Phoenix, która będzie przechwytywać stare satelity i składać z nich nowe, sprawne.
Dream Chaser („Bieg po marzenie”) to nowy pojazd załogowy prywatnej firmy Sierra Nevada Corporation (USA). Ten załogowy statek kosmiczny wielokrotnego użytku będzie przewoził ładunek i załogę składającą się z maksymalnie 7 osób na niską orbitę okołoziemską. Według projektu statek kosmiczny będzie wykorzystywał skrzydła i lądował na zwykłym pasie startowym. Konstrukcja oparta jest na konstrukcji samolotu orbitalnego HL-20
©Sierra Nevada Corporation
Podczas gdy Amerykanie w połowie ubiegłego wieku gorączkowo zastanawiali się, jak dotrzymać kroku „imperium zła”, tam pełno było haseł: „Komsomoł – w samolocie”, „W gwiaździstą przestrzeń – TAK!” Dziś Stany Zjednoczone mogą wystrzeliwać statki kosmiczne z łatwością latawców, podczas gdy nasze na razie mogą latać jedynie po Teatrze Bolszoj. Zrozumiałem szczegóły Naked Science.
Fabuła
W czasie zimnej wojny przestrzeń kosmiczna była jedną z aren walk między Związkiem Radzieckim a Stanami Zjednoczonymi. Głównym bodźcem do rozwoju przemysłu kosmicznego była w tamtych latach konfrontacja geopolityczna supermocarstw. Ogromne środki przeznaczono na programy eksploracji kosmosu. W szczególności rząd USA wydał około dwudziestu pięciu miliardów dolarów na realizację projektu Apollo, którego głównym celem było wylądowanie człowieka na powierzchni Księżyca. Jak na lata 70. ubiegłego wieku kwota ta była po prostu gigantyczna. Program księżycowy ZSRR, który nigdy nie miał się spełnić, kosztował budżet Związku Radzieckiego 2,5 miliarda rubli. Opracowanie krajowego statku kosmicznego wielokrotnego użytku Buran kosztowało szesnaście miliardów rubli. Jednocześnie los przeznaczył Buranowi tylko jeden lot kosmiczny.
Dużo więcej szczęścia miał jego amerykański odpowiednik. Prom kosmiczny wykonał sto trzydzieści pięć startów. Ale amerykański wahadłowiec nie trwał wiecznie. Statek powstały w ramach państwowego programu „System transportu kosmicznego” odbył swój ostatni start w przestrzeń kosmiczną 8 lipca 2011 r., który zakończył się wczesnym rankiem 21 lipca tego samego roku. W trakcie realizacji programu Amerykanie wyprodukowali sześć wahadłowców, z czego jeden był prototypem, który nigdy nie wykonywał lotów kosmicznych. Dwa statki były całkowicie katastrofalne.
Start Apollo 11
©NASA
Z ekonomicznego punktu widzenia program promu kosmicznego trudno nazwać sukcesem. Jednorazowe statki kosmiczne okazały się znacznie bardziej ekonomiczne niż ich pozornie bardziej zaawansowane technologicznie odpowiedniki wielokrotnego użytku. A bezpieczeństwo lotów promami było wątpliwe. Podczas ich operacji, w wyniku dwóch katastrof, ofiarami padło czternastu astronautów. Ale przyczyną tak niejednoznacznych wyników podróży kosmicznej legendarnego statku nie jest jego niedoskonałość techniczna, ale złożoność samej koncepcji statku kosmicznego wielokrotnego użytku.
W rezultacie opracowany w latach 60. ubiegłego wieku rosyjski jednorazowy statek kosmiczny Sojuz stał się jedynym typem statku kosmicznego, który obecnie wykonuje załogowe loty na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Należy od razu zauważyć, że wcale nie oznacza to ich wyższości nad promem kosmicznym. Statek kosmiczny Sojuz, a także stworzone na ich bazie bezzałogowe ciężarówki kosmiczne Progress, mają szereg niedociągnięć koncepcyjnych. Mają bardzo ograniczoną nośność. A użycie takich urządzeń prowadzi do gromadzenia się resztek orbitalnych pozostałych po ich działaniu. Loty kosmiczne na statku kosmicznym typu Sojuz już wkrótce staną się częścią historii. Jednocześnie dziś nie ma realnych alternatyw. Ogromny potencjał tkwiący w koncepcji statków wielokrotnego użytku często pozostaje technicznie nie do zrealizowania nawet w naszych czasach.
Pierwszy projekt radzieckiego samolotu orbitalnego wielokrotnego użytku OS-120 Buran, zaproponowany przez NPO Energia w 1975 roku i będący odpowiednikiem amerykańskiego promu kosmicznego
©buran.ru
Nowe amerykańskie statki kosmiczne
W lipcu 2011 roku amerykański prezydent Barack Obama powiedział: lot na Marsa to nowy i, na ile można przypuszczać, główny cel amerykańskich astronautów na nadchodzące dziesięciolecia. Jednym z programów realizowanych przez NASA w ramach eksploracji Księżyca i lotu na Marsa był zakrojony na szeroką skalę program kosmiczny „Konstelacja”.
Polega ona na stworzeniu nowego załogowego statku kosmicznego „Orion”, rakiet nośnych „Ares-1” i „Ares-5” oraz modułu księżycowego „Altair”. Pomimo tego, że w 2010 roku rząd USA podjął decyzję o ograniczeniu programu Constellation, NASA była w stanie kontynuować prace nad Orionem. Pierwszy bezzałogowy lot testowy statku planowany jest na 2014 rok. Oczekuje się, że podczas lotu urządzenie przesunie się od Ziemi o sześć tysięcy kilometrów. To około piętnaście razy dalej niż ISS. Po locie testowym statek skieruje się w stronę Ziemi. Nowe urządzenie będzie mogło wejść w atmosferę z prędkością 32 tys. km/h. Według tego wskaźnika Orion jest o półtora tysiąca kilometrów lepszy od legendarnego Apolla. Pierwszy bezzałogowy lot eksperymentalny Oriona ma na celu zademonstrowanie jego potencjalnych możliwości. Testy statku powinny być ważnym krokiem w kierunku jego załogowego startu, który zaplanowano na 2021 rok.
Według planów NASA rakietami nośnymi Orion będą Delta 4 i Atlas 5. Zdecydowano się porzucić rozwój Aresa. Ponadto do eksploracji głębokiego kosmosu Amerykanie projektują nową superciężką rakietę nośną SLS.
Orion jest statkiem kosmicznym częściowo wielokrotnego użytku i koncepcyjnie jest bliżej statku kosmicznego Sojuz niż promu kosmicznego. Najbardziej obiecujące statki kosmiczne nadają się częściowo do ponownego wykorzystania. Koncepcja ta zakłada, że po wylądowaniu na powierzchni Ziemi kapsuła mieszkalna statku będzie mogła zostać ponownie wykorzystana do wystrzelenia w przestrzeń kosmiczną. Dzięki temu możliwe jest połączenie praktyczności funkcjonalnej statku kosmicznego wielokrotnego użytku z opłacalnością eksploatacji statku kosmicznego typu Sojuz lub Apollo. Decyzja ta jest etapem przejściowym. Jest prawdopodobne, że w odległej przyszłości wszystkie statki kosmiczne będą nadawały się do ponownego użycia. Zatem amerykański prom kosmiczny i radziecki Buran w pewnym sensie wyprzedziły swoje czasy.
Orion to wielozadaniowa załogowa sonda kosmiczna z kapsułą, częściowo wielokrotnego użytku, opracowywana od połowy 2000 roku w ramach programu Constellation.
©NASA
Wydaje się, że słowa „praktyczność” i „foresight” najlepiej opisują Amerykanów. Rząd USA postanowił nie zrzucać wszystkich swoich ambicji kosmicznych na barki jednego Oriona. Obecnie kilka prywatnych firm na zlecenie NASA opracowuje własny statek kosmiczny, który ma zastąpić używane obecnie urządzenia. Boeing opracowuje CST-100, załogowy statek kosmiczny częściowo wielokrotnego użytku, w ramach programu Commercial Crew Development (CCDev). Urządzenie przeznaczone jest do wykonywania krótkich podróży na niską orbitę okołoziemską. Jego głównym zadaniem będzie dostarczanie załogi i ładunku na ISS.
Załoga statku może liczyć maksymalnie siedem osób. Jednocześnie podczas projektowania CST-100 szczególną uwagę zwrócono na komfort astronautów. Przestrzeń życiowa urządzenia jest znacznie obszerniejsza niż statki poprzedniej generacji. Prawdopodobnie zostanie wystrzelony za pomocą rakiet nośnych Atlas, Delta lub Falcon. Jednocześnie Atlas-5 jest najbardziej odpowiednią opcją. Statek wyląduje przy użyciu spadochronu i poduszek powietrznych. Według planów Boeinga CST-100 przejdzie serię startów testowych w 2015 roku. Pierwsze dwa loty będą bezzałogowe. Ich głównym zadaniem jest wyniesienie pojazdu na orbitę i przetestowanie systemów bezpieczeństwa. Podczas trzeciego lotu planowane jest załogowe dokowanie do ISS. Jeśli testy zakończą się sukcesem, CST-100 już wkrótce będzie mógł zastąpić rosyjskie statki kosmiczne Sojuz i Progress, które mają monopol na załogowe loty na Międzynarodową Stację Kosmiczną.
CST-100 – załogowy statek kosmiczny transportowy
©Boeinga
Kolejnym prywatnym statkiem, który dostarczy ładunek i załogę na ISS, będzie urządzenie opracowane przez SpaceX, część korporacji Sierra Nevada. Częściowo nadający się do wielokrotnego użytku monoblokowy pojazd Dragon został opracowany w ramach programu komercyjnych usług transportu orbitalnego (COTS) NASA. Planowane jest zbudowanie trzech jego modyfikacji: załogowej, towarowej i autonomicznej. Załoga załogowego statku kosmicznego, podobnie jak w przypadku CST-100, może liczyć siedem osób. W modyfikacji cargo statek będzie przewoził cztery osoby i dwie i pół tony ładunku.
A w przyszłości chcą używać Smoka do lotów na Czerwoną Planetę. Dlaczego opracują specjalną wersję statku - „Czerwony Smok”. Według planów amerykańskich przywódców kosmicznych bezzałogowy lot urządzenia na Marsa odbędzie się w 2018 roku, a pierwszy testowy lot załogowy amerykańskiego statku kosmicznego ma nastąpić za kilka lat.
Jedną z cech „Smoka” jest jego możliwość ponownego użycia. Po locie część systemów energetycznych oraz zbiorniki paliwa zostaną opuszczone na Ziemię wraz z kapsułą mieszkalną statku i będą mogły zostać ponownie wykorzystane do lotów kosmicznych. Ta umiejętność projektowania odróżnia nowy statek od najbardziej obiecujących projektów. W najbliższej przyszłości „Dragon” i CST-100 będą się uzupełniać i działać jako „sieć bezpieczeństwa”. Jeśli jeden typ statku z jakiegoś powodu nie będzie w stanie wykonać przydzielonych mu zadań, inny przejmie część jego pracy.
Dragon SpaceX to prywatny statek kosmiczny transportowy (SC) firmy SpaceX, opracowany na zamówienie NASA w ramach programu Commercial Orbital Transportation (COTS), zaprojektowany w celu dostarczania ładunku, a w przyszłości ludzi, na ISS
©SpaceX
Dragon został po raz pierwszy wystrzelony na orbitę w 2010 roku. Bezzałogowy lot testowy zakończył się sukcesem i kilka lat później, a mianowicie 25 maja 2012 roku, urządzenie zadokowało do ISS. Statek nie posiadał wówczas systemu automatycznego dokowania, a do jego wdrożenia konieczne było wykorzystanie manipulatora stacji kosmicznej.
Lot ten uznano za pierwsze w historii dokowanie prywatnego statku kosmicznego do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zróbmy od razu rezerwację: Dragona i szereg innych statków kosmicznych opracowanych przez prywatne firmy trudno nazwać prywatnymi w pełnym tego słowa znaczeniu. Na przykład NASA przeznaczyła 1,5 miliarda dolarów na rozwój Smoka. Inne prywatne projekty również otrzymują wsparcie finansowe od NASA. Mówimy więc nie tyle o komercjalizacji przestrzeni kosmicznej, ile o nowej strategii rozwoju przemysłu kosmicznego, opartej na współpracy państwa z kapitałem prywatnym. Niegdyś tajne technologie kosmiczne, wcześniej dostępne tylko dla państwa, obecnie są własnością szeregu prywatnych firm zajmujących się dziedziną astronautyki. Ta okoliczność sama w sobie stanowi potężną zachętę do wzrostu możliwości technologicznych prywatnych firm. Ponadto takie podejście umożliwiło zatrudnienie w sferze prywatnej dużej liczby specjalistów branży kosmicznej, którzy zostali wcześniej zwolnieni przez państwo w związku z zamknięciem programu promu kosmicznego.
Jeśli chodzi o program rozwoju statków kosmicznych przez prywatne firmy, chyba najciekawszy jest projekt firmy SpaceDev o nazwie „Dream Chaser”. W jego opracowaniu wzięło także udział dwunastu partnerów firmy, trzy amerykańskie uniwersytety i siedem ośrodków NASA.
Koncepcja załogowego statku kosmicznego wielokrotnego użytku Dream Chaser, opracowana przez amerykańską firmę SpaceDev, oddział Sierra Nevada Corporation
©SpaceDev
Ten statek bardzo różni się od wszystkich innych obiecujących projektów kosmicznych. Dream Chaser wielokrotnego użytku wygląda jak miniaturowy prom kosmiczny i może wylądować jak zwykły samolot. Mimo to główne zadania statku są podobne do zadań Dragona i CST-100. Urządzenie będzie służyć do dostarczania ładunku i załogi (aż do tych samych siedmiu osób) na niską orbitę okołoziemską, skąd zostanie wyniesione za pomocą rakiety nośnej Atlas-5. W tym roku statek powinien wykonać swój pierwszy bezzałogowy lot, a do 2015 roku planowane jest przygotowanie do startu jego wersji załogowej. Jeszcze jeden ważny szczegół. Projekt Dream Chaser powstaje na bazie amerykańskiego opracowania z lat 90-tych - samolotu orbitalnego HL-20. Projekt tego ostatniego stał się analogiem radzieckiego systemu orbitalnego „Spirala”. Wszystkie trzy urządzenia mają podobny wygląd i oczekiwaną funkcjonalność. Rodzi to całkowicie logiczne pytanie. Czy Związek Radziecki powinien zezłomować w połowie ukończony system lotniczy Spiral?
Co my mamy?
W 2000 roku RSC Energia rozpoczęła projektowanie wielofunkcyjnego kompleksu kosmicznego Clipper. Ten statek kosmiczny wielokrotnego użytku, przypominający nieco mniejszy prom, miał służyć do rozwiązywania najróżniejszych problemów: dostarczania ładunków, ewakuacji załogi stacji kosmicznej, turystyki kosmicznej, lotów na inne planety. Wiążono z projektem pewne nadzieje. Jak zawsze dobre chęci zostały przykryte miedzianą miednicą braku środków finansowych. W 2006 roku projekt został zamknięty. Jednocześnie technologie opracowane w ramach projektu Clipper mają zostać wykorzystane przy projektowaniu Zaawansowanego Systemu Transportu Załogowego (PPTS), zwanego także projektem Rus.
Skrzydlata wersja Clippera w locie orbitalnym. Rysunek webmastera oparty na modelu Clipper 3D
©Wadim Łukaszewicz
To PPTS (oczywiście to wciąż tylko „robocza” nazwa projektu), jak uważają rosyjscy eksperci, ma stać się krajowym systemem kosmicznym nowej generacji, zdolnym zastąpić szybko starzejące się Sojuz i Progress . Projektem statku kosmicznego, podobnie jak w przypadku Clippera, zajmuje się RSC Energia. Podstawową modyfikacją kompleksu będzie „Załogowy Statek Transportowy Nowej Generacji” (PTK NK). Jego głównym zadaniem ponownie będzie dostarczanie ładunku i załogi na ISS. W dłuższej perspektywie - rozwój modyfikacji zdolnych polecieć na Księżyc i realizować długoterminowe misje badawcze. Sam statek ma być częściowo wielokrotnego użytku. Żywą kapsułę można ponownie wykorzystać po wylądowaniu. Komora silnika – nie. Ciekawostką statku jest możliwość lądowania bez użycia spadochronu. Do hamowania i miękkiego lądowania na powierzchni Ziemi wykorzystany zostanie system odrzutowy.
W odróżnieniu od statku kosmicznego Sojuz, który startuje z kosmodromu Bajkonur w Kazachstanie, nowy statek kosmiczny zostanie wystrzelony z nowego kosmodromu Wostocznyj, który powstaje w regionie Amur. Załoga będzie sześcioosobowa. Załogowy pojazd jest także w stanie unieść ładunek o wadze pięciuset kilogramów. W wersji bezzałogowej statek będzie w stanie dostarczyć na niską orbitę okołoziemską bardziej imponujące „gadżety”, ważące dwie tony.
Jednym z głównych problemów projektu PPTS jest brak rakiet nośnych o niezbędnych cechach. Dziś opracowano główne aspekty techniczne statku kosmicznego, ale brak rakiety nośnej stawia jego twórców w bardzo trudnej sytuacji. Zakłada się, że nowa rakieta nośna będzie technologicznie zbliżona do Angary opracowanej w latach 90. XX wieku.
Model PTS na wystawie MAKS-2009
©sdelanounas.ru
Co ciekawe, kolejnym poważnym problemem jest sam cel projektowania PTS (czytaj: rosyjska rzeczywistość). Rosję raczej nie będzie stać na realizację programów eksploracji Księżyca i Marsa o podobnej skali do realizowanych przez Stany Zjednoczone. Nawet jeśli rozwój kompleksu kosmicznego zakończy się sukcesem, najprawdopodobniej jego jedynym prawdziwym zadaniem będzie dostarczenie ładunku i załogi na ISS. Jednak rozpoczęcie prób w locie PPTS zostało przełożone na 2018 rok. Do tego czasu obiecujący amerykański statek kosmiczny najprawdopodobniej będzie już w stanie przejąć funkcje, które obecnie pełnią rosyjskie statki kosmiczne Sojuz i Progress.
Niejasne perspektywy
Współczesny świat pozbawiony jest romantyzmu lotów kosmicznych – to fakt. Oczywiście nie mówimy o wystrzeliwaniu satelitów i turystyce kosmicznej. Nie ma powodu martwić się tymi obszarami astronautyki. Loty na Międzynarodową Stację Kosmiczną mają ogromne znaczenie dla przemysłu kosmicznego, jednak pobyt ISS na orbicie jest ograniczony. Planowana likwidacja stacji w 2020 roku. Nowoczesny załogowy statek kosmiczny to przede wszystkim integralna część konkretnego programu. Nie ma sensu opracowywać nowego statku, nie mając pojęcia o zadaniach jego eksploatacji. Nowe amerykańskie statki kosmiczne są projektowane nie tylko do dostarczania ładunków i załóg na ISS, ale także do lotów na Marsa i Księżyc. Zadania te są jednak na tyle odległe od codziennych, ziemskich trosk, że w nadchodzących latach raczej nie można spodziewać się znaczących przełomów w dziedzinie astronautyki.
Hollywood po raz kolejny popchnęło ludzkość w stronę eksploracji kosmosu: po projekcji filmu „Marsjanin” prawdopodobnie co drugi ogrodnik chciał uprawiać własne ziemniaki na powierzchni Czerwonej Planety. A po „Interstellar” wielu uczniów i studentów było chętnychangażuj się w eksplorację nieskończonej przestrzeni dla dobra ludzkości. Cóż, takie marzenia są coraz bliższe rzeczywistości!
Eksploracja kosmosu zaczyna się od Marsa
Można bez końca krytykować rządy krajów za to, że nie zaangażowaliśmy się jeszcze w pełni w eksplorację kosmosu i nie przenieśliśmy się na Marsa, bo gdyby nie było wojen i konfrontacji dzielących narody i naukowców, ludzkość poszłaby daleko do przodu, ale to to kontrowersyjny wyrok.
Eksploracja kosmosu rozpoczęła się i rozwinęła dzięki wieloletniej rywalizacji ZSRR i USA. Teraz, gdy zimna wojna należy już do przeszłości, kwestionuje się potrzebę realizacji projektów takich jak, powiedzmy, relokacja na Marsa. Poszukując finansowania swoich projektów, naukowcy muszą przejść przez biurokratyczne piekło, przeprowadzić mnóstwo badań i obliczeń, a co najważniejsze przedstawić sponsorowi (państwu, korporacji lub osobie prywatnej) perspektywy komercyjne lub obronne swojego projektu.
Eksploracja kosmosu jest przedmiotem zainteresowania Wspólnoty Narodów
Jednak eksploracja kosmosu nie stoi w miejscu, ale wręcz przeciwnie, przyciąga nowych uczestników do nieskończonych przestrzeni możliwości i odkryć. Oprócz weteranów tej dziedziny, takich jak ZSRR, USA, Chiny i Unia Europejska, dziś starty realizują Indie, Japonia, Hiszpania oraz słynna prywatna firma Elona Muska – SpaceX.
Główne etapy przyszłych projektów kosmicznych dotyczących eksploracji kosmosu
Roscosmos szuka życia na Marsie
Porozmawiajmy o planach największych uczestników, z których pierwszym będzie Roscosmos. Obiektem niegasnącego zainteresowania badaczy jest Czerwona Planeta. Pomimo niepowodzenia lądowania lądownika Schiaparelli ( Schiaparelliego) 19 października 2016 r. projekt ExoMars nadal funkcjonuje. Jego głównym zadaniem pozostaje poszukiwanie życia na Marsie. Realizacja drugiej fazy programu planowana jest na 2020 rok. Podczas sześciomiesięcznej podróży łazika wyposażonego w unikalną platformę wiertniczą planowane jest pobranie próbek skał z głębokości do 2 metrów.
Europa prowadzi eksplorację kosmosu wspólnie z Rosją
Program ExoMars, podobnie jak wyposażenie łazika, ma charakter międzynarodowy. Jak zauważył Rene Pichel, szef Europejskiej Agencji Kosmicznej w Rosji, wspólna praca jest warunkiem koniecznym powodzenia misji. Do 2020 roku planowane jest wyniesienie na orbitę okołoziemską obserwatorium kosmicznego Spektr-RG, składającego się z 2 teleskopów produkcji rosyjskiej i niemieckiej.
Roscosmos, zlecając odpowiednie badania, ponownie powrócił do pomysłu wylądowania człowieka na Księżycu do 2030 roku, jednak jak zauważył przedstawiciel firmy Igor Burenkov, jeśli środki finansowe pozostaną tak niskie, projekt ten nie zostanie zrealizowany. W sumie w 2017 roku planuje się wystrzelenie ponad 12 rakiet nośnych.
Drugim ważnym uczestnikiem wspólnych eksploracji kosmosu jest NASA. Naturalnie Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej nie mogła pozostać z dala od badań Czerwonej Planety. Podobnie jak Roskosmos, NASA planuje wystrzelenie łazika marsjańskiego w 2020 roku. Należy od razu zaznaczyć, że przewaga jej programów polega na konkurencyjnym doborze instrumentów do misji, a konkurencja, jak wiemy z kursów ekonomii, pomaga podnosić jakość.
NASA planuje wystrzelenie swojego teleskopu o nazwie TESS w tym roku 2017. Jego głównym zadaniem będzie odkrywanie nieznanych wcześniej egzoplanet. Szczególne miejsce w planach Dyrekcji zajmują badania Europy, satelity Jowisza. Naukowcy planują wykryć oznaki życia na tym pokrytym lodem obiekcie.
W przyszłości elastyczne roboty będą latać na planety
Trudność polega na opracowaniu specjalnego aparatu zdolnego do głębokiego i długiego zanurzenia w niesprzyjającym środowisku. W tej chwili obiecujące plany na przyszłość obejmują projekt opracowania specjalnego, elastycznego robota w kształcie węgorza, który do swojej pracy będzie otrzymywać energię z pól magnetycznych. Nie powstał jeszcze plan wykorzystania robota zgodnie z jego przeznaczeniem, ponieważ musi on jeszcze udowodnić swoją przydatność na Ziemi.
Rakieta Długi Marsz 2F (Chang Zheng 2F) wyniesiona z załogowego statku kosmicznego Shenzhou-8 na stanowisko startowe Centrum Startów Satelitarnych Jiuquan. Center.DLR / wikimedia.org (CC BY 3.0 DE)
Chiny – ukryty kosmiczny smok
Chiny nie zamierzają poprzestać na tak znaczących sukcesach gospodarczych; teraz ich celem jest przestrzeń kosmiczna. Rozpoczęty w 1956 roku chiński program kosmiczny nie może pochwalić się znaczącymi sukcesami, ale z pewnością ma ambicje. Od 2011 roku systematycznie realizowany jest program wyniesienia na orbitę pierwszej chińskiej wielomodułowej stacji kosmicznej Tiangong-3.
W tej chwili uruchomiony został moduł bazowy Tiangong-1 oraz laboratorium kosmiczne Tiangong-2, których głównym zadaniem jest przeprowadzenie testów i przygotowanie wyników modułów Tiangong-3. O tym, czy chiński projekt kosmiczny będzie mógł się równać ze stacją Mir i ISS (na której, nawiasem mówiąc, Chiny nie są reprezentowane ze względu na sprzeciw USA), dowiemy się w 2022 roku.
Japonia będzie produkować energię słoneczną w kosmosie
Japonia, pomimo niepowodzenia misji oczyszczenia orbity Ziemi ze śmieci kosmicznych w grudniu 2016 roku i upadku jej najmniejszej rakiety nośnej w styczniu 2017 roku, planuje realizację jednego z największych i najbardziej znaczących programów – stworzenia satelity orbitalnego przez 2030. Dzięki fotokomórkom zamieniającym fotony na energię elektryczną będzie mógł gromadzić i wysyłać energię słoneczną na Ziemię.
Według futurystów powinien mieć dużą liczbę paneli słonecznych. Naturalnie, przy zachowaniu znacznej ilości śmieci orbitalnych, realizacja tego projektu napotka szereg problemów związanych z wytrzymałością i trwałością konstrukcji.
Statki Muska zawsze wracają
Nowym, ale już zadeklarowanym uczestnikiem eksploracji kosmosu jest SpaceX, na którego czele stoi miliarder Elon Musk. Pierwsze trzy starty rakiety Falcon-1 mogły zakończyć historię firmy, ale już w 2015 roku otrzymała ona kontrakt na dostawę niezbędnych dostaw dla ISS, dla której opracowała statek kosmiczny Dragon zdolny do powrotu na Ziemię.
Pływający port kosmiczny
SpaceX z sukcesem wdrożyło także projekt wylądowania pierwszego członu rakiety nośnej na pływającej platformie. Powinno to obniżyć koszty startów w przestrzeń kosmiczną. Firma aktywnie rozwija także turystykę kosmiczną, z której pieniądze przeznaczane są na dalszy rozwój. Szczególnie interesujący jest rozwój międzyplanetarnego systemu transportu, który w przyszłości umożliwi transport ludzi i ładunków na Marsa.
Od zwiększania ambicji kosmicznych po współpracę na rzecz wszystkich
W tej chwili nie ma ambitnych programów stworzenia „Gwiazdy Śmierci” lub „terraformy” (tworzącej warunki odpowiednie do życia człowieka) na powierzchni pobliskich planet, ale eksploracja kosmosu postępuje własnym tempem. Nie można powstrzymać się od radości z włączenia w ten proces prywatnych firm, które są w stanie sprawić, że krew zacznie płynąć w żyłach starej straży kosmicznej, oraz z rozwoju prywatnych lotów wycieczkowych, które mogą otworzyć drogę do dodatkowych przepływów finansowych w terenie badań bezkresnego „Morza Czarnego”.
Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.