Г РИЗОНТ
в_о_з_м_о_ж_н_о_г_о______________________________________
[ оглавление ]
NASA полагает, что мы вскоре можем обнаружить вторую Землю у одной из ближайших к нам звезд. Когда мы это сделаем, каким образом сможем преодолеть световые годы чтобы туда добраться? Это может оказаться не так уж и сложно, как вы думаете...
Вильям Спид Вид
иллюстрации Дон Фоулей
Журнал DISCOVER
N 8, август 2003 г.
|
Star Trek
by William Speed Weed,
Illustrations by Don Foley
DISCOVER Vol. 24 No. 08 August 2003
|
Только за последние восемь лет ученые обнаружили изумительное разнообразие миров вокруг других звезд. Там есть планеты такие горячие, что испаряются подобно кометам. Там есть планеты такие большие, что почти сияют подобно звездам. Там есть двойные планеты такие, что орбита звезды подчиняется их ритму. Чего мы не нашли, так это планеты хотя бы отдаленно похожей на нашу собственную Землю. Наши приборы не совершенны для этого. Но ситуация скоро изменится. Приблизительно через 10 лет NASA планирует запустить миссию под названием Terrestrial Planet Finder (Искатель планет земного типа) - космический телескоп, специально предназначенный для поиска планет земного типа. Есть очень неплохой шанс на то, что, исследовав ближайшие 150 звезд, мы увидим хотя бы одну маленькую планету, подобную Земле…
Сестра Земли не сообщит нам о себе много поначалу, мы поймаем только малюсенькое пятнышко света от нее, практически тонущее в свете ближайшей звезды. Но по этому пятнышку мы будем все анализировать: массу, температуру и химический состав нового мира. Если мы обнаружим то, что усиленно ищем, то внезапно узнаем, что жизнь на этой планете присутствует с очень высокой вероятностью и мы не одни в этом мире. Случись такое, это станет наиболее глубоким открытие в истории человечества. Но что же тогда? Пять сотен лет назад, после того как Колумб вернулся назад, сообщив о новом мире по ту сторону Атлантики, исследователи из Англии, Франции, Испании и Португалии без смущения поплыли на запад. Если мы откроем новую Землю, наша страсть к исследованиям будет возбуждена как никогда прежде. Кто же сможет противиться желанию туда лететь, дабы там узнать как можно больше?
Но технологические проблемы организации такого полета настолько вызывающе огромны, что даже полет на Марс выглядит в сравнении с ними очень простым. Альфа-Центавра, самая ближайшая к нам звезда, в системе которой есть вероятность обнаружить жизнь, удаленна от нас на 4.4 световых года - в 30 000 раз дальше, чем любой наш космический зонд-исследователь смог улететь.
Звезда 55 Рака, у которой имеется три больших планеты, подобных тем, что есть в нашей Солнечной системе, находится еще в 10 раз дальше. Пересечение космической пустоты потребует сверхбыстрого корабля, гораздо более быстрого, чем все, что мы смогли построить на сегодня, но он должен быть осуществим в принципе.
"Физика разрешает это сделать!" - говорит Роберт Фрисби (Robert Frisbee), инженер, который исследует перспективные космически системы тяги для NASA в Лаборатории Реактивного движения, Пасадена, Калифорния. Это его работа и мечта всей жизни - найти способ овладеть межзвездным путешествием. Он изучает пять различных технологй, которые могли бы доставить астронавта отсюда к Альфе Центавра меньше чем за 50 лет. "То о чем мы говорим не фантазия" - утверждает Фрисби: "Это будет считаться научной фантастикой только до тех пор, пока кто-то не совершит подобное". Визит к второй Земле потребовало бы исследовательских и инженерных усилий по крайней мере не меньших, чем для реализации программы "Аполлон". Но Фрисби доказывает, что все проблемы здесь можно было бы преодолеть и первый наш звездолет отправился бы к цели примерно за то же самое время, что понадобилось для организации полета на Луну - за десятилетие.
Это было бы наиболее дорогое мероприятие в истории человечества. Запуск подобной экспедиции так же стал бы и наиболее экстраординарным поступком человечества.
Атомная ракета
Когда мы попытаемся дотянуться до звезд, мы должны отправить в отставку химических ракет.
В 1903 году русский физик Константин Циолковский обнаружил серьезное препятствие для межзвездных путешествий. Конечная скорость полета ракеты ограничена примерно удвоенной скоростью истечения реактивной массы из сопла. Космический шаттл отбрасывает ракетную струю примерно со скоростью три мили в секунду, а значит, его собственная скорость не может сильно превышать шесть мил в секунду. При такой скорости потребуется 120 000 лет, чтобы достичь Альфы Центавры. Чтобы добраться туда в пределах сроков человеческой жизни ракета должна путешествовать по крайней мере в 3 000 раз быстрее чем реакция кислорода и водорода могла бы разогнать ее. Поэтому Роберт Фисби предлагает переходить на огромную энергию ядерных реакций, которые могли бы использоваться тремя различными путями.
Деление ядра
Достоинства технологии: осуществима в ближайшем будущем.
Недостатки технологии: огромная масса, требует особого топлива, необходима массивная радиационная защита, ограничена предельная скорость и радиус полета.
Специалисты по ядерной энергетике имеют 60-ти летний опыт обращения с делящимися материалами в результате работы с ядерным оружием и ядерными реакторами. Когда ядро тяжелого изотопа делится, его осколки разлетаются со скоростью примерно 3 процента от скорости света, это что-то около 5 000 миль в секунду. Исследователи во главе с Георгием Чэплайн (George Chapline) в Ливермонской Национальной Лаборатории разработали реактор на "делящихся осколках" для использования его быстролетящих частиц. Их устройство похож на стопку виниловых дисков, края которых проходят через пазы в цилиндрической башне. Каждый диск состоит из графита в определенных местах покрытый на краях делящимся материалом: плутонием или америцием. Когда это топлива влетает в башню оно на время сближается с новой порцией делящегося материала что создает всплеск цепной реакции деления. Мощные магниты в зазорах конструкции направляют продуктов реакции в одном направлении, что обеспечивает реактивную тягу, которая теоретически могла бы разогнать ракету до 6 % от скорости света. Чтобы превзойти 10% от скорости света Фрисби предлагает построить две ракеты на реакции деления и поставить одну на вершине другой. Вторая ступень эффективно удвоит результат первой таким образом можно рассчитывать, что улучшенная версия достигнет 12% от скорости света. Добавьте еще две ступени, чтобы затормозить у цели полета, и вы могли бы оказаться на орбите вокруг сестры Земли, (если такая есть у Альфа Центавра) через 46 лет. Более отдаленное путешествие потребовало бы большего времени, чем человеческая жизнь даже при использовании большего числа ступеней. Чтобы свести стартовую массу к минимуму ракета на ядерном делении потребовала бы быстро-распадающегося материала типа америция. Америций не встречается в природе, поэтому его придется выделять из отработанного ядерного топлива реакторов. Миссия к соседней звезде потребовала бы примерно 2 миллиона тонн америция, не говоря уже о значительной массе радиационных экранов. Использование более дешевого урана или плутония потребовало бы еще большей массы топлива. Но основа технологии уже отработана и готова к использованию.
Антиматерия
Достоинства технологии: наиболее эффективная ракета, наибольшая предельная скорость полета, максимальный радиус.
Недостатки: большая масса, методы получения и хранения антивещества не освоены.
На схеме: Magnet and shield - магнит и экран; Primary Shield - первичный экран; Radiator - радиатор; Liquid hydrogen tank - бак жидкого водорода; Liquid antihydrogen tank - хранилища жидкого антиводорода; Refrigerator - криостат; Refrigerator radiator - радиатор криоcтата; Spacecraft systems - подсистемы корабля; Living quarters - жилые отсеки; Dust impact shield - лобовой противопыливой щит.
Известное уравнение Альберта Эйнштейна E=mc2 утверждает, что масса это сконцентрированная форма энергии. Реакции ядерного деления и синтеза преобразовывают лишь небольшую часть, порядка 1 %, массы в энергию. Но существует способ преобразовать материю в энергию почти со 100% эффективностью: соединением материи с антиматерией - зеркальных близнецов. Физики получили крошечное количество антивещества, сталкивая субатомные частицы на скоростях почти неотличимых от скорости света. Ученые в CERN-е, физической фабрики в Швейцарии, недавно организовали получение 1 миллиона атомов антиводорода, это приблизительно 10-15 фунта. Он (антиводород) могли бы стать прекрасным топливом для межзвездной ракеты. При организации производства его в гораздо большем объеме, инженеры могут предложить средства для хранения и использования антиматерии на борту ракеты. "Это правда, потому что мы уже имеем отдельные компоненты для решения всего этого. Мы уже делаем ловушки-хранилища, магниты, радиаторы, управляем потоками частиц, все то, что нам потребуется для этой технологии" - говорит Фрисби.
В ракете на антиматерии порция антивещества смешивалась бы с такой же порцией вещества в камере сгорания. Взаимная аннигиляция, скажем, по полфунта каждого, выделила бы больше энергии, чем 10-мегатонная водородная бомба, породив лавину субатомных частиц называемых пионами и мюонами. Эти частицы, удерживаемые магнитным соплом, подобным тому, что необходим для ракеты на ядерном делении или синтезе, могли бы направлено вылетать из сопла ракеты со скоростью в треть скорости света. Это значит, что ракета на таком топливе могла бы достичь скорости в 66% от скорости света. "Это самая мощная ракета, которую мы можем построить" - утверждает Фрисби.
Двухступенчатая ракета на антиматерии к Альфе Центавре нуждается в запасе приблизительно 900 000 тонн топлива и достигнет цели через 41 год. Версия с четырьмя ступенями (две чтобы разогнаться, две - чтобы затормозить) в более длительном путешествии показала бы явное преимущества антиматерии как наиболее эффективного источника ракетной тяги. Согласно вычислениям Фрисби потребуется 38 миллионов тонн топлива и антивещества для полета к звезде 55 Рака, удаленной от нас на 41 световой год, за почти приемлемые 130 земных лет. Полет туда на ракете с термоядерным двигателем продлится 400 лет.
Ядерный синтез
Достоинства технологии: менее массивен, чем двигатель на ядерном делении, меньше уровень радиации, возможна перезаправка у цели.
Недостатки: огромная стартовая масса, маленький радиус действия, технология не доведена до стадии практического использования.
"Двигатель на ядерном синтезе, тот который использует энергию выделяющуюся при слиянии легких ядер, был бы куда более предпочтителен, чем двигатель на энергии расщепления тяжелых атомов" - говорит Фрисби. Ракеты на ядерном синтезе в принципе производят меньше нежелательной радиации и они используют куда более доступное топливо: ракете необходим дейтерий (тяжелый водород) и гелий-3 (легкий гелий) оба компонента имеются в большом количестве на поверхности Луны и в атмосфере Юпитера. Использующая термоядерную реакцию экспедиция сначала могла бы пристыковаться к станции-заправщику в пределах Солнечной системе, а потом отправится к звезде-цели. Задержка лишь в том, что инженеры пока не построили действующий реактор ядерного синтеза несмотря на многие десятилетия усилий в этой области. Мы умеем организовывать неуправляемый синтез в бомбе, но управляемая термоядерная реакция все еще не покорилась нам.
Термоядерные установки, типа Национального Стэндфордского Эксперементального Тора в Принстоне, Нью-Джерси (National Spherical Torus Experiment in Princeton, New Jersey) и Общеевропейский Тороид в Англии (Joint European Torus in England) удерживают ядра дейтерия в магнитных ловушках и нагревают их до миллионов градусов. Так как ядра сталкиваются друг с другом, некоторые из них сливаются и энергия выделяется. И такого рода эксперименты в настоящий момент потребляют почти вдвое больше энергии, чем выделяется в процессе реакции. Но ситуация постепенно улучшается. Фрисби оптимистически уверен, что мы уже владеем технологией. Как только ученые достигнут необходимого энергетического баланса в реакции синтеза, они могли бы использовать заряженные частицы возникающие в результате реакции в качестве реактивной массы истекающей через магнитное сопло.
Вылетающие в процессе реакции синтеза частицы могут быть использованы для двухступенчатой ракеты, которая достигнет скорости в 12% от скорости света. Время путешествия для ракете на синтезе будет таким же, как и у ракеты на расщеплении ядер: относительно быстро достигнет ближайшей звезды, но, скорей всего, не более того. Ракета на термоядерном синтезе потребовала бы тоже 2 миллиона тонн топлива, но ей бы потребовалась менее мощные радиационные экраны. Как дополнительная выгода, развитие идея ракеты на термоядерном синтезе могло бы подтолкнуть развитие термоядерной энергетики на Земле.
Неракетные технологии
Лучший способ достигнуть звезд - оставить топливо дома!
Неудобство ракетной технологии, даже у ракеты на антиматерии, демонстрируется всякий раз когда происходит запуске наших космических кораблей: "Меркурия", "Джемини", "Аполлон", и конечно же "Спйс Шаттл-а". Космический корабль просто тонет на фоне гигантских запасов топлива в его баках, потому что большая часть тяги используется лишь на то чтобы разогнать собственное топливо. Такой грубый подход приемлем при полете на орбиту Земли или для краткой вылазки на Луну, но многие космические инженеры утверждают, что вояж к звездам потребует более изощренной систем привода, такой, что будут легче, более гибок и много быстрые чем любая ракета. Он будет летать почти со скоростью света. Одна из таких концепций вынашивалась в течении множества лет и в скором времени может быть проверенной. Другая же, настолько далека от своей реализации, как Альфа Центавра далека отсюда.
Лазерный парус
Достоинства технологии: высокая скорость, нет никакого топлива на борту, технология ближайшего будущего.
Недостатки: массивные структуры из лазеров, действует только в пределах досягаемости лазерного луча.
В своей эпохальной работе 1984-го года Роберт Форвард, тогда физик в научно-исследовательской лаборатории Hughes Aircraft, предложил использовать необычную версию древней технологии плавания под парусами. Так же как ветер надувает паруса на просторах океана, так же мощный лазер может разгонять огромный парус через космическое пространство. Когда фотоны отражаются от паруса-зеркала они передают ему свой импульс, ускоряя его вперед. Космический корабль медленно, но непрерывно разгоняется и может принять участие в броске к иным мирам, в то время как сам лазер, который обеспечивает ускорение, остается в нашей Солнечной системе. Фрисби рассматривает такую технологию как наиболее приемлемую для первого космического корабля, что достигнет других звезд.
Инженеры уже построили простой солнечный парус, который разгоняется пока лучами Солнца, а не лазера. В пределах нескольких следующих месяцев Межпланетное Общество (Planetary Society), частная организация энтузиастов космических исследований, планирует запустить в космос солнечный парус. "Космос-1", 50-фунтовый 100-футов в поперечнике вращающийся парус из покрытого алюминием милар-подобной пленки будет запущен с борта российской подводной лодки в Баренцевом море. В космосе парус будет разгоняться солнечным ветром, в результате чего он перейдет на более высокую орбиту. Хоуп Прайс (Hoppy Price) ведущий инженер по солнечным парусам в Лаборатории реактивного движения NASA, полагает, что такой новый вид бестопливного привода позволит организовать абсолютно новый вид межпланетных миссий. Но сила солнечного давления уменьшается по экспоненте от расстояния (на самом деле пропорционально квадрату. прим. перев.), поэтому солнечные паруса не работают вдали от Солнца.
В противоположность этому, сфокусированный луч лазерного света мог бы разогнать судно к Альфе Центавре или к более далекой цели, так как такой лазерный луч не расходится и не ослабевает с расстоянием настолько, насколько свет, испускаемый Солнцем. Фрисби сделал эскизный проект для путешествия к 55 Рака основанный на концепции Форварда. Его космический корабль состоит из 600-мильного паруса из алюминиевой фольги в центре которого расположен модуль для экипажа. Мощный лазер на орбите Земли или на Луне отражается от 600-мильного гибкого зеркала, которое фокусирует луч в направлении паруса. Лазер должен будет поставлять поток световой энергии в течении нескольких лет, пока корабль не достигнет нужной для путешествия скорости. Еще несколько лет работы лазера обеспечило бы кораблю торможение у цели (см. рисунок ниже).
Парус Фрисби должен быть достаточно большим. Одна из причин для того чтобы рассеивать огромную температуру, неизбежно возникающую при отражении им огромной энергии лазерного луча. Алюминий плавится при скромных 1220 градусах по Фарингейту. Если парус будет изготовлен в космосе, инженеры могли бы использовать более легкие и эластичные материалы. Джефри Лендис (Geoffrey Landis) из Исследовательского Центра Гленнона NASA, Огайо, исследует тонкие пленки из ниобия (который плавится при 44900F) или алмаза (который сублимирует в графит при 32700F) "по толщине подобные мыльной пленке" - говорит он. Высокотемпературные вещества могли бы, по сути, выдерживать и более мощный поток лазерного излучения. Парус из алмазной пленки с теми же параметрами что и алюминиевый парус Фрисби мог бы в результате получить большее ускорение, что привело бы к сокращению общего времени путешествия.
Но очень устрашающе, пока, выглядит мощность лазера необходимая для запуска этого паруса к 55 Рака: по оценкам Фрисби потребуется непрерывный поток энергии приблизительно 17 000 тераватт или в 1 200 раз больше чем потребляется на Земле в любой момент времени сегодня. Чтобы обеспечить такой гигантский поток он предлагает использовать лазер с солнечной накачкой - устройство, которое концентрирует солнечный свет и преобразовывает его в фокусированный когерентный луч. Физики Ролан Винстон (Roland Winston) и Джозеф О'Геллегер (Joseph O'Gallagher) из Чикагского университета продемонстрировали систему, которая концентрирует свет в 84 000 раз больше, чем его первоначальная интенсивность.
"Только работая с солнечными парусам, мы окончательно решим главные проблемы возникающих в системах с лазерным парусом" - говорит Фрисби. Если мы овладеем этой технологией, мы больше не должны будем волноваться вопросом о том, как далеко может унести нас имеющийся запас топлива. Простое развитие этой идеи позволило бы лазерному лучу даже тормозить судно на другом конце его маршрута. Максимальная скорость паруса ограничена только самой скоростью света. В проекте Фрисби лазерный парус разгоняется до половины скорости света менее, чем за десятилетие. Он рассчитывает, что используя парус 200 миль в диаметре мы могли бы достичь Альфы Центавры всего за 12.5 года. 600-мильный парус смог бы посетить планеты на орбите 55 Рака через 86 лет.
Подписи на схеме:
Шаг 1. Коллектор солнечного света поперечником в 6 600 миль фокусирует солнечный свет на лазере. Лазер трансформирует солнечный свет в когерентное излучение, которое отражается от гибкого корректирующего зеркала.
Шаг 2. Лазерный луч разгоняет зеркальный парус диаметром в 600 миль до скорости 22% от скорости света.
Шаг 3. Недалеко от цели полета парус разделяется на две части отражая лазерный луч так, чтобы внутренняя часть могла затормозиться.
Термоядерный прямоточный корабль (Ramjet)
Достоинства технологии: почти световая скорость, безграничное путешествие в любом направлении.
Недостатки: Требует существенного прогресса в физике и наших технологиях.
Это был бы корабль-мечта, который соединил в себе лучшие свойства лазерного паруса и обычной ракеты. Вы могли бы управлять им везде, где пожелали или смогли очутиться, и вы никогда не будете нуждаться в каких-либо запасах топлива. В 1960-м году физик Роберт Бассард (Robert Bussard) придумал технологию, которая обещала осуществить это. Он назвал это термоядерным прямоточным двигателем (fusion ramjet). Система использует электромагнит для генерации магнитной воронки в десятки тысяч миль в диаметре. Воронка собирает в коллектор корабля межзвездный водород и направляет его как топливо в реактор. Без каких-либо топливных баков, которые бы его обременили, термоядерная прямоточка могла бы разогнаться почти до скорости света и лететь в любую точку галактики.
Фрисби предупреждает, что концепция все еще остается очень сырой. "В этом месте наши ожидания наименее оправданы" - говорит он. Концепция возможно и работала бы как термоядерная ракета, если предварительно разогнать ее до 4% от скорости света. Начиная с этого момента магнитный "совок" будет собирать достаточно водорода для того чтобы двигатель заработал. Грубая оценка Фрисби показывает, что рамджету потребуется 25 лет для путешествия к Альфе Центавре и 90 лет для полета к 55 Cancri.
Но имеются две очевидные технические проблемы у такого привода. Первая - сопротивление. Частицы, возникшие в результате синтеза в двигателе-реакторе, толкают корабль вперед, но межзвездный водород, накапливающийся в передней части, тормозит его в противоположном направлении. При движении через более плотные области галактики такой корабль мог бы полностью остановиться. Поэтому Роберт Зубрин (Robert Zubrin) инженер руководящий Pioneer Astronautics, предложил использовать подобное магнитное поле как тормоз чтобы погасить скорость межзвездного корабля без расхода дополнительного топлива.
Вторая трудность в том, что дейтерий и тритий, которые используются в современных реакторах, для термоядерного синтеза крайне редко встречаются в космосе. Наиболее распространен обычный водород, ядро которого состоит из одного протона и который как топливо является крайне привередливым. "Никто не владеет ключом к секрету как соединять водород в термоядерных реакторах" - говорит Фрисбли: "С другой стороны мы знаем, что такая реакция происходит каждый день. Звезды делают это".
Проблема с персоналом
Мы можем сохранить астронавта живым в течение 40 лет?!
Решение проблем связанных с полетом человека может оказаться столь же трудным, как и решение проблемы с приводом. Хотя мы теперь знаем, как сохранить здоровье астронавтов на борту космической станции, мы все же ограничиваемся тем, что наши экспедиции туда продолжаются пока в течении месяцев, а мы постоянно снабжаем их там потоком необходимых запасов с родной планеты. Экспедиция к ближайшей земле-подобной планете у другой звезды, вероятно, потребует многих десятилетий пути без какой-либо поддержки. До начала программы "Аполлон", трудности связанные с сохранением человека живым и здоровым в космосе на протяжении такого периода времени могли бы показаться непреодолимыми. С тех пор наука об обеспечении жизнедеятельности человека в космосе продвинулась вперед так сильно, как и наши проекты ракет. Дональд Хеннингер (Donald Henninger) руководитель проекта NASA "Целостность" (Integrity Project) и ветеран исследований в области систем жизнеобеспечения с 17-и летним стажем в Космическом Центре Хьюстона, даже не улыбнулся, когда его спросили: "Возможно ли это осуществить?" "Несомненно, это возможно" - заверил он.
Замкнутый цикл
Земля выдерживающая 6 миллиардов людей, имеет миллиардами кубических миль атмосферы, сотни миллионов кубических миль воды и миллиарды акров пахотной земли. Хеннингер уверяет, что столь гигантская система жизнеобеспечения это "буфер" против жестких факторов вселенной. Только крохотная часть воздушных и водных потоков в циклах Земли проходит через людей в любой момент времени, что есть очень кстати, потому что космический корабль не может предложить что-либо близкое к ресурсам целой планеты. Вместо этого сравнительно скромные запасы воды, кислорода и пищи на борту корабля должны быть повторно восстановлены и использованы много раз почти со 100% эффективностью. Космически ученые называют это "замкнутым циклом". Для замкнутого цикла "три года или 30 лет - нет большой разницы, как только вы замкнули процесс" - говорит Хеннингер.
Продукты
Непрерывное снабжение продовольствием космических путешественников обязательно потребует выращивать и собирать урожай растений. "Задача не очень трудная" - говорит Хеннингер - "Вопрос только в том насколько эффективно мы это можем делать". Он и его коллеги экспериментируют с растениями типа пшеница и картофель, у которых увеличена урожай и сокращен цикл роста. Как показали исследования, большинство растений ускоряют свой рост, если получают повышенную концентрацию углекислого газа - очень полезный результат для астронавтики. "Дайте мне разумную массу и необходимый лимит энергии, и мы сможем делать все необходимое для жизнеобеспечения" - заверяет Хеннингер: "Здесь нет никаких неразрешимых проблем". Разумеется, масса и энергия не должны составлять никаких проблем для межзвездного судна. Международная космическая станция имеет массу 179 метрических тонн. Кабина же экипажа на звездолете в 10 раз более массивная, увеличила бы массу ракеты на антивеществе менее чем на 10%. "Капля в море" - резюмирует Фрисби.
Снабжение воздухом
Астронавты вдыхают кислород, а выдыхают углекислый газ. Механизм фильтрации мог бы выделять углекислый газ из воздуха кабины. После этого специальные химические процессы разорвали бы связь между двумя атомами кислорода и одним атомом углерода, восстанавливая O2 из СO2. Мы близки к тому чтобы замкнуть кислородный цикл и учены намеренны вскоре это сделать на международной космической станции.
Вода
Чтобы замкнуть водный цикл потребует очистить воду из душа, поливную воду, стоки, мочу, даже пот. Астронавты на космическом челноке получают чистую воду как побочный продукт от работы топливных элементов, в которых соединяется водород и кислород для получения тока. Это бесперспективное решение. Но эксперименты NASA в замкнутых помещениях успешно перерабатывают воду в течении 90 дней собирая пар в воздухе, перерабатывая сточные воды и мочу. Во время межзвездного путешествия в ракете на антиматерии или в корабле, разгоняемом мощным лазером, будет достаточно энергии чтобы обеспечить такую переработку.
Гравитация
После нескольких месяцев невесомости у астронавтов развивается форма остеопороза потому что кости становятся более сильными только в ответ на постоянное давление со стороны земной гравитации. Имеется простой способ воспроизвести гравитацию на космическом корабле: создать вращающиеся помещения для команды наподобие колеса для хомячка во много раз увеличенного. Центробежная сила прижмет астронавтов к внешней стенке колеса, которые будут для них теперь полом, и сообщит им полноценное ощущение собственного веса.
Радиационная защита
Солнечный ветер, верхняя часть атмосферы Солнца убегающая от светила, формирует магнитный кокон вокруг Солнечной системы. Никакой из наших космических кораблей не путешествовал за пределами его влияния, поэтому мы не имеем ясного представления о межзвездной среде. В ней конечно же содержатся космическое излучение и быстрые субатомные частицы, которые могут быть для нас смертельны.
Реакции термоядерного синтеза или аннигиляции также производят плотный поток радиации. В качестве радиационной защиты может использоваться свинец и даже топливо, запасенное на борту корабля, может использоваться для экранирования экипажа.
Метеоритная защита
Хотя межзвездное пространство пустое, даже микроскопическая частичка, путешествующая со скоростью 50 процентов от скорости света относительно космического корабля, могла бы привести к катастрофическому столкновению. Более полное исследование межзвездной среды даст нам информацию о том, сколько защиты нам понадобится и какого вида.
Психология
Для людей, отправляющимся в первое межзвездное путешествие, не будет никакой возможности вернуться назад. Потребуется большая часть жизни чтобы добраться туда и предложенные проекты не позволяют иметь достаточное количество топлива на обратный рейс (а для лазерного паруса нет второго лазерного луча). Какой же астронавт сможет имеет необходимые природные данные для полета в один конец? Сколько людей должны отправиться в такое путешествие? Должны ли лететь дети или детородные пары чтобы по прибытию кто-то молодой и способный мог осуществить исследование? И как им справится со всеми разногласиями, личными конфликтами и просто клаустрофобией, которые наверняка проявят себя в течении путешествия, длящегося десятилетие за десятилетием.
Почему бы нам не послать туда роботов?
Миссия к другой звезде не может положиться на команды и подсказки с Земли. Сигналу о помощи посланному с Альфа Центавра потребовалось бы 4.4 года чтобы достигнуть Земли и нашему ответу потребуется еще 4.4 года чтобы вернуться к адресату. Если космический корабль будет роботом, то ему потребуется такой уровень автономности, который обескураживает Стива Чина (Steve Chien) главу группы искусственного интеллекта Лаборатории реактивного движения, NASA. "Ваша система должна быть достаточно здравомыслящей чтобы пережить все виды неожиданных проблем самостоятельно" - говорит он. И если робот прибудет туда целым и невредимым, он должен был бы провести детальное научное исследование без руководства с Земли. "Мы надеемся, что он найдет город инопланетян интересным, потому что это необычно - с прямыми линиями и образцовым порядком - но вряд ли он сочтет эти данные ценными" - говорит Чин. Человека инопланетный город, скорей всего, привели бы в состояние возбуждения. Искусственный интеллект, пускай и обладающий гибкостью человеческого мозга, остался бы столь же спокоен как металлический сплав. Мы понятия не имеем, как построить такую же как мы систему. Но если даже мы ее построим, для нас, вероятно, все еще будет, оставаться надежда на вдохновляющую поэтическую перспективу совместного полета машины и человека туда.
И так, мы летим?
Некоторые руководители в NASA нас разочаровали. Мы ведь даже не планируем пилотируемую экспедицию на Марс, а разговоры о полете к другим звездам был воспринят в штыки. Они сказали: сначала надо слетать на Марс, а потом к внешним планетам. А относительно звезд мы будем волноваться позже. Фрисби считает такие планы "дальней перспективой", которая пока только вдохновляют нас своим величием. Конечно же, именно такие перспективы и определили момент истины для NASA, когда президент Джон Ф. Кенеди объявил о намерении отправить человека на Луну. К тому времени, 1961-й год, только один американец побывал в космосе и всего лишь 15 минут. Никто еще не построил ракету достаточно мощную, чтобы отправить трех человек за пределы земной орбиты. Никто еще не совершил мягкой посадки на поверхность Луны не говоря уже о том чтобы вернуться оттуда обратно домой. Все промежуточные шаги свершились потом и только потому, что Кеннеди настаивал чтобы мы это сделали. Будь он менее настойчив в своем желании, мы никогда бы, возможно, и не совершили этого.
Фрисби считает что путешествие к другим звездам так же для нас непостижимо как строительство пирамид в Египте или как первое путешествие вокруг земного шара. "Но люди могут совершать удивительные вещи, когда они этого захотят" - говорит он.
Найджел Пэкхэм (Nigel Packham) инженер в Локхид Мартин (Lockheed Martin) провел 15 дней изолированным в этом помещении дышал кислородом, произведенным ростками пшеницы. Фото печатается с любезного разрешения NASA.
|
Перевод А. Семенова, сентябрь 2008 г.
Первоисточник
__________________________________________________
[ вверх ] [ оглавление ]
Оптимизирован под Internet Explorer 1024X768
средний размер шрифта
Дизайн A Semenov
|
