Wizje na wieki, a nie dekady

Czy powinniśmy podróżować w kosmosie? Wygodna odpowiedź brzmi: nie. Jednak biorąc pod uwagę wszystko, co zagraża nam jako ludzkości i cywilizacji, niemądre byłoby rezygnowanie z eksploracji kosmosu, lotów załogowych i ostatecznie szukanie innych miejsc do życia niż Ziemia.

Kilka miesięcy temu NASA ogłosiła szczegółowe Narodowy plan eksploracji kosmosuosiągnąć wzniosłe cele określone w dyrektywie prezydenta Trumpa w sprawie polityki kosmicznej z grudnia 2017 r. Te ambitne plany obejmują: planowanie lądowania na Księżycu, długoterminowe rozmieszczenie ludzi na Księżycu i wokół niego, wzmocnienie przywództwa USA w kosmosie oraz wzmocnienie prywatnych firm kosmicznych oraz opracowanie sposobu bezpiecznego lądowania amerykańskich astronautów na powierzchni Marsa.

Wszelkie zapowiedzi dotyczące realizacji spacerów marsjańskich do 2030 r. – jak opublikowano w nowym raporcie NASA – są jednak dość elastyczne i mogą ulec zmianie, jeśli wydarzy się coś, czego naukowcy w tej chwili nie zauważyli. Dlatego przed dopracowaniem budżetu misji załogowej planuje się np. uwzględnienie wyników Misja Mars 2020, w którym inny łazik będzie zbierał i analizował próbki z powierzchni Czerwonej Planety,

Port kosmiczny na Księżycu

Harmonogram NASA będzie musiał przetrwać wyzwania związane z finansowaniem, które są typowe dla każdej nowej administracji prezydenta USA. W tej chwili inżynierowie NASA w Kennedy Space Center na Florydzie montują statek kosmiczny, który zabierze ludzi z powrotem na Księżyc, a następnie na Marsa w ciągu najbliższych kilku lat. Nazywa się Orion i wygląda trochę jak kapsuła, którą astronauci Apollo polecieli na Księżyc prawie cztery dekady temu.

Ponieważ NASA obchodzi swoje 60-lecie, jest nadzieja, że ​​w 2020 roku wokół Księżyca, a w 2023 z astronautami na pokładzie, ponownie wyśle ​​go na orbitę naszego satelity.

Księżyc znów jest popularny. Podczas gdy administracja Trumpa dawno temu ustaliła kierunek NASA na Marsa, plan jest taki, aby najpierw zbudować stacja kosmiczna krążąca wokół Księżyca, tzw. brama lub port, konstrukcja podobna do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, ale obsługująca loty na powierzchnię Księżyca i docelowo na Marsa. to też jest w planach stała baza na naszym naturalnym satelicie. NASA i administracja postawiły sobie za cel wsparcie budowy bezzałogowego robota komercyjnego lądownika księżycowego nie później niż w 2020 roku.

Statek Orion zbliża się do stacji na orbicie księżyca - wizualizacja

 Zostało to ogłoszone w sierpniu w Johnson Space Center w Houston przez wiceprezydenta Mike'a Pence'a. Pence jest prezesem nowo odnowionego Krajowa Rada Kosmiczna. Ponad połowa proponowanego budżetu NASA w wysokości 19,9 miliarda dolarów na nadchodzący rok podatkowy została przeznaczona na eksplorację Księżyca, a Kongres wydaje się być gotowy do zatwierdzenia tych środków.

Agencja poprosiła o pomysły i projekty stacji bramowej na orbicie wokół Księżyca. Założenia dotyczą przyczółka dla sond kosmicznych, przekaźników komunikacyjnych oraz bazy do zautomatyzowanej obsługi urządzeń na powierzchni Księżyca. Lockheed Martin, Boeing, Airbus, Bigelow Aerospace, Sierra Nevada Corporation, Orbital ATK, Northrop Grumman i Nanoracks przesłały już swoje projekty do NASA i ESA.

NASA i ESA przewidują, że będą na pokładzie Port kosmiczny na Księżycu astronauci będą mogli tam przebywać do około sześćdziesięciu dni. Obiekt musi być wyposażony w uniwersalne bramki, które pozwolą zarówno załodze wyruszyć w kosmos, jak i zadokować prywatne statki kosmiczne uczestniczące w misjach górniczych, w tym, jak należy rozumieć, komercyjnych.

Jeśli nie promieniowanie, to śmiertelna nieważkość

Nawet jeśli zbudujemy tę infrastrukturę, te same problemy związane z dalekimi podróżami ludzi w kosmosie jeszcze nie znikną. Nasz gatunek nadal walczy z nieważkością. Mechanizmy orientacji przestrzennej mogą prowadzić do dużych problemów zdrowotnych i tzw. choroba kosmiczna.

Im dalej od bezpiecznego kokonu atmosfery i ziemskiego pola magnetycznego, tym bardziej problem z promieniowaniem - ryzyko raka rośnie tam z każdym dodatkowym dniem. Oprócz raka może również powodować zaćmę i być może Choroba Alzheimera. Co więcej, kiedy cząstki radioaktywne uderzają w atomy glinu w kadłubach statków, cząstki te są wyrzucane do promieniowania wtórnego.

Rozwiązaniem byłoby tworzywa sztuczne. Są lekkie i mocne, pełne atomów wodoru, których maleńkie jądra nie wytwarzają dużo promieniowania wtórnego. NASA testuje tworzywa sztuczne, które mogą zmniejszać promieniowanie w statkach kosmicznych lub kombinezonach kosmicznych. Inny pomysł ekrany antyradiacyjne, na przykład magnetyczne, tworząc namiastkę pola chroniącego nas na Ziemi. Naukowcy z European Space Radiation Superconducting Shield pracują nad nadprzewodnikiem z diborku magnezu, który tworząc pole magnetyczne będzie odbijał naładowane cząstki od statku. Tarcza działa w temperaturze -263°C, co nie wydaje się dużo, biorąc pod uwagę, że w kosmosie jest już bardzo zimno.

Nowe badanie pokazuje, że poziomy promieniowania słonecznego rosną o 10% szybciej niż wcześniej sądzono, a środowisko promieniowania w kosmosie będzie się z czasem pogarszać. Niedawna analiza danych z instrumentu CRaTER na orbiterze księżycowym LRO wykazała, że ​​sytuacja radiacyjna między Ziemią a Słońcem pogorszyła się w czasie i że niechroniony astronauta może otrzymać o 20% więcej dawek promieniowania niż wcześniej sądzono. Naukowcy sugerują, że duża część tego dodatkowego ryzyka pochodzi z niskoenergetycznych cząstek promieniowania kosmicznego. Podejrzewają jednak, że te dodatkowe 10% może w przyszłości nałożyć poważne ograniczenia na eksplorację kosmosu.

Nieważkość niszczy ciało. Prowadzi to między innymi do tego, że niektóre komórki odpornościowe nie mogą wykonywać swojej pracy, a czerwone krwinki umierają. Powoduje również kamienie nerkowe i osłabia serce. Astronauci na ISS zmagają się z osłabieniem mięśni, osłabieniem układu sercowo-naczyniowego i utratą masy kostnej, które trwają od dwóch do trzech godzin dziennie. Jednak nadal tracą masę kostną na pokładzie.

Astronauta Sunita Williams podczas ćwiczeń na ISS

Rozwiązaniem byłoby sztuczna grawitacja. W Massachusetts Institute of Technology były astronauta Lawrence Young testuje wirówkę, która przypomina nieco wizję z filmu. Ludzie leżą na boku, na platformie, popychając obracającą się inercyjną konstrukcję. Kolejnym obiecującym rozwiązaniem jest projekt Canadian Lower Body Negative Pressure (LBNP). Samo urządzenie tworzy balast wokół talii osoby, powodując uczucie ciężkości w dolnej części ciała.

Częstym zagrożeniem dla zdrowia na ISS są małe przedmioty unoszące się w kabinach. Wpływają na oczy astronautów i powodują otarcia. Nie jest to jednak najgorszy problem dla oczu w kosmosie. Nieważkość zmienia kształt gałki ocznej i wpływa na nią pogorszenie widzenia. To poważny problem, który nie został jeszcze rozwiązany.

Zdrowie w ogóle staje się trudnym problemem na statku kosmicznym. Jeśli złapiemy przeziębienie na Ziemi, zostaniemy w domu i tyle. W ciasno upakowanym, zamkniętym środowisku wypełnionym recyrkulacją powietrza i wieloma dotknięciami wspólnych powierzchni, w których trudno jest prawidłowo umyć, wszystko wygląda zupełnie inaczej. W tym czasie ludzki układ odpornościowy nie działa dobrze, więc członkowie misji są izolowani na kilka tygodni przed wyjazdem, aby uchronić się przed chorobą. Nie wiemy dokładnie dlaczego, ale bakterie stają się coraz bardziej niebezpieczne. Ponadto, jeśli kichniesz w kosmosie, wszystkie kropelki wylatują i lecą dalej. Kiedy ktoś ma grypę, wszyscy na pokładzie będą ją mieć. A droga do przychodni czy szpitala jest długa.

Załoga 48 ekspedycji na pokładzie ISS - realia życia na pokładzie statku kosmicznego

Następny duży problem podróży kosmicznych rozwiązany brak komfortu ycia. Zasadniczo ekspedycje pozaziemskie polegają na przemierzaniu nieskończonej próżni w pojemniku pod ciśnieniem, który jest utrzymywany przy życiu przez załogę maszyn przetwarzających powietrze i wodę. Jest mało miejsca i żyjesz w ciągłym strachu przed promieniowaniem i mikrometeorytami. Jeśli jesteśmy daleko od jakiejkolwiek planety, na zewnątrz nie ma widoków, tylko głęboka czerń kosmosu.

Naukowcy szukają pomysłów, jak ożywić tę straszną monotonię. Jeden z nich jest Rzeczywistość wirtualnagdzie astronauci mogliby spędzać czas. Rzecz inaczej znana, choć pod inną nazwą, z powieści Stanisława Lema.

Czy winda jest tańsza?

Podróże kosmiczne to niekończąca się seria ekstremalnych sytuacji, na które narażeni są ludzie i sprzęt. Z jednej strony walka z grawitacją, przeciążeniem, promieniowaniem, gazami, toksynami i substancjami agresywnymi. Z drugiej strony wyładowania elektrostatyczne, kurz, szybko zmieniające się temperatury po obu stronach skali. W dodatku cała ta przyjemność jest strasznie droga.

Dziś potrzebujemy około 20 tys. dolarów na wysłanie kilograma masy na niską orbitę okołoziemską. Większość z tych kosztów jest związana z projektowaniem i eksploatacją. system rozruchowy. Częste i długie misje wymagają znacznej ilości materiałów eksploatacyjnych, paliwa, części zamiennych, materiałów eksploatacyjnych. W kosmosie naprawa i konserwacja systemu jest kosztowna i trudna.

Winda kosmiczna - wizualizacja

Idea pomocy finansowej jest, przynajmniej w części, koncepcją kosmiczna windapołączenie określonego punktu na naszym globie ze stacją docelową znajdującą się gdzieś w przestrzeni kosmicznej na całym świecie. Trwający eksperyment naukowców z Uniwersytetu Shizuoka w Japonii jest pierwszym tego rodzaju w mikroskali. W granicach projektu Autonomiczny satelita na uwięzi w kosmosie (STARS) dwa małe satelity STARS-ME zostaną połączone 10-metrowym kablem, który będzie poruszał małym robotem. To jest wstępny mini-model kosmicznego dźwigu. Jeśli mu się powiedzie, może przejść do następnej fazy projektu kosmicznej windy. Jej powstanie znacznie obniżyłoby koszty transportu ludzi i przedmiotów w kosmos i z powrotem.

Trzeba też pamiętać, że w kosmosie nie ma GPS, a kosmos jest ogromny i nawigacja nie jest łatwa. Deep Space Network - zbiór tablic antenowych w Kalifornii, Australii i Hiszpanii - jak dotąd jest to jedyne pozaziemskie narzędzie do nawigacji, jakie mamy. Praktycznie wszystko, od satelitów studenckich po statek kosmiczny New Horizons, który obecnie przebija pas Kuipera, opiera się na tym systemie. Ten jest przeciążony, a NASA rozważa ograniczenie jego dostępności do mniej krytycznych misji.

Oczywiście istnieją pomysły na alternatywny GPS dla kosmosu. Joseph Guinn, ekspert w dziedzinie nawigacji, postanowił opracować autonomiczny system, który zbierałby obrazy celów i pobliskich obiektów, wykorzystując ich względne położenie do triangulacji współrzędnych statku kosmicznego – bez potrzeby kontroli naziemnej. Nazywa to w skrócie Deep Space Positioning System (DPS).

Mimo optymizmu przywódców i wizjonerów – od Donalda Trumpa po Elona Muska – wielu ekspertów wciąż uważa, że ​​prawdziwa perspektywa kolonizacji Marsa to nie dekady, ale stulecia. Istnieją oficjalne daty i plany, ale wielu realistów przyznaje, że dobrze będzie, aby człowiek postawił stopę na Czerwonej Planecie do 2050 roku. A dalsze wyprawy załogowe to czysta fantazja. W końcu oprócz powyższych problemów konieczne jest rozwiązanie innego podstawowego problemu - bez napędu do naprawdę szybkich podróży kosmicznych.