Zbor interplanetar

Zborul spațial interplanetar ( călătorie interplanetară ) este călătoria între planete , de obicei în cadrul aceluiași sistem planetar [1] . În practica omenirii, conceptul unui zbor spațial de acest tip înseamnă un zbor real și ipotetic între planetele sistemului solar . O parte integrantă a proiectelor ipotetice de colonizare a spațiului de către omenire.

Progrese practice în călătoriile interplanetare

Sondele spațiale controlate de la distanță ( Automatic Interplanetary Station , AMS) au zburat aproape de toate planetele sistemului solar de la Mercur la Neptun. Sonda New Horizons a fost lansată pe a noua planetă la acel moment - Pluto și a zburat pe lângă această planetă pitică în 2015. Sonda Dawn orbitează în prezent planeta pitică Ceres .

Cea mai îndepărtată navă spațială este Voyager 1 , care probabil încă a părăsit sistemul solar, încă 4 dispozitive - Pioneer 10 , Pioneer 11 , Voyager 2 și New Horizons își continuă zborul până la granițele sistemului și după ceva timp îl vor părăsi și ele [2] ] .

În general, misiunile sateliților artificiali ai altor planete și vehiculele de coborâre oferă informații mult mai detaliate și complete decât misiunile de zbor. Sondele spațiale au fost lansate pe orbită în jurul tuturor celor cinci planete cunoscute din cele mai vechi timpuri: mai întâi Marte (" Mariner-9 ", 1971), apoi Venus (" Venus-9 ", 1975; sondele atmosferice și vehiculul de coborâre au ajuns pe planetă mai devreme), Jupiter ( Galileo , 1995 ), Saturn ( Cassini și Huygens , 2004 ) și mai recent Mercur ( MESSENGER , martie 2011) și au adus înapoi informații științifice valoroase despre planete și lunile lor .

Mai multe misiuni au organizat întâlniri cu asteroizi și planete pitice: NEAR Shoemaker a orbit în jurul marelui asteroid 433 Eros din apropierea Pământului în 2000 și a aterizat. Stația japoneză „ Hayabusa ” cu un motor ionic a intrat în 2005 pe orbita unui mic asteroid din apropierea Pământului 25143 Itokawa , sa întâlnit cu acesta și a returnat mostre de la suprafața sa pe Pământ. Nava spațială Dawn cu un motor ionic a orbitat în jurul marelui asteroid Vesta (iulie 2011-septembrie 2012) și apoi a zburat pe orbită în jurul planetei pitice Ceres (martie 2015).

Roverele controlate de la distanță Viking , Pathfinder și Mars Exploration Rover și Curiosity au aterizat pe suprafața lui Marte, mai multe nave spațiale din seriile Venera și Vega au ajuns la suprafața lui Venus. Sonda Huygens a aterizat cu succes pe luna lui Saturn, Titan .

Până acum, nu au existat misiuni cu echipaj pentru a ajunge pe planetele sistemului solar. Programul Apollo al NASA a permis a doisprezece astronauți să viziteze suprafața Lunii Pământului și să se întoarcă pe Pământ . Au existat mai multe programe NASA: „ Constellation ” (trimiterea unui om pe Marte) și un zbor cu echipaj al lui Venus, dar ambele au fost anulate (în 2010 și la sfârșitul anilor 1960).

Motive pentru călătoria interplanetară

Costurile și riscurile ridicate ale călătoriilor interplanetare atrag atenția publicului pe scară largă. Multe misiuni s-au confruntat cu diverse defecțiuni sau defecțiuni complete ale sondelor fără pilot, cum ar fi Mars 96 , Deep Space 2 și Beagle 2 . (Consultați Lista navelor spațiale interplanetare pentru o listă completă a proiectelor de succes și nereușite.)

Mulți astronomi, geologi și biologi cred că studiul sistemului solar oferă cunoștințe care nu pot fi obținute doar prin observații de pe suprafața Pământului sau de pe orbita pământului. Există opinii diferite cu privire la faptul dacă misiunile cu echipaj personal ar aduce o contribuție științifică utilă; unii oameni de știință cred că sondele robotizate sunt mai ieftine și mai sigure, în timp ce alții susțin că astronauții, cu ajutorul sfatului oamenilor de știință de la Pământ, vor putea răspunde mai flexibil și mai inteligent la caracteristicile noi sau neașteptate ale regiunilor studiate [3] .

Cei care plătesc costurile unor astfel de misiuni (în primul rând în sectorul public) au mai multe șanse să fie interesați de beneficii pentru ei înșiși sau pentru umanitate în ansamblu. Până acum, singurele avantaje ale acestei abordări au fost diverse tehnologii „laterale”, dezvoltate inițial pentru zborurile spațiale, dar apoi utile în alte activități.

Alte motive practice pentru călătoriile interplanetare sunt mai speculative, deoarece tehnologia actuală nu este încă suficient de avansată pentru a sprijini proiectele de testare. Scriitorii de science-fiction au uneori succes în prezicerea tehnologiilor viitoare - de exemplu, sateliții de comunicații geostaționari ( Arthur Clarke ) și unele aspecte ale tehnologiei computerelor ( Mack Reynolds ) au fost prezise.

Multe povești SF (în special poveștile lui Ben Bov Grand Tour) detaliază modul în care oamenii ar putea extrage minerale utile din asteroizi sau să obțină energie într-o varietate de moduri, inclusiv folosind panouri solare pe orbită (unde nu sunt interferate cu nori și atmosferă). ). ). Unii cred că doar astfel de tehnologii pot fi singura modalitate de a asigura o creștere a nivelului de trai fără poluare inutilă sau epuizare a resurselor Pământului (de exemplu, scăderea producției de energie fosilă - așa-numitul vârf al petrolului  - a fost prezis cu decenii înainte de aceasta. au inceput).

În cele din urmă, colonizarea umană a altor părți ale sistemului solar va preveni dispariția omenirii în timpul unuia sau altui eveniment potențial catastrofal pentru Pământ, dintre care multe sunt inevitabile (vezi articolul Variante ale morții omenirii ). Printre evenimentele posibile se numără coliziunile cu un asteroid mare , dintre care unul a contribuit probabil la extincția Cretacic-Paleogene mai devreme . Deși sunt în curs de dezvoltare diverse sisteme de monitorizare a amenințărilor asteroizilor și de apărare planetară, metodele actuale de detectare și combatere a asteroizilor rămân extrem de costisitoare, brute, nedezvoltate și ineficiente. De exemplu, condritele carbonice au un albedo foarte scăzut , ceea ce le face foarte dificil de detectat. Deși condritele carbonice sunt considerate rare, unele sunt foarte mari și sunt suspectate că ar fi implicate în extincțiile în masă ale speciilor mari. Astfel, Chicxulub , cel mai mare în consecințele sale , ar fi putut fi o condrită carbonică.

Unii oameni de știință, inclusiv membri ai Institutului de Studii Spațiale ( Universitatea Princeton ), susțin că, pe termen lung, marea majoritate a oamenilor vor trăi în cele din urmă în spațiu [4] .

Energia zborului interplanetar

Una dintre principalele provocări în călătoriile interplanetare practice rămâne obținerea schimbărilor foarte mari de viteză necesare pentru a călători de la un corp la altul în cadrul sistemului solar.

Datorită atracției gravitaționale a Soarelui, o navă spațială care orbitează mai departe de Soare are o viteză mai mică decât o navă spațială care orbitează mai aproape. În plus, toate planetele se află la distanțe diferite de Soare, planeta de pe care este lansată nava spațială și planeta destinației se mișcă cu viteze diferite (conform celei de-a treia legi a lui Kepler ). Din aceste motive, o navă spațială care zboară către o planetă mai apropiată de Soare trebuie să își reducă semnificativ viteza orbitală pentru a ajunge la țintă, în timp ce zborurile către planete mai îndepărtate vor necesita o creștere semnificativă a vitezei navei în raport cu Soarele [5] . Dacă nava spațială nu trebuie doar să zboare pe lângă planetă, ci să intre pe orbită în jurul ei, atunci când se apropie de ea, trebuie să-și alinieze propria viteză cu viteza planetei, ceea ce necesită și efort considerabil.

O abordare simplă a unei astfel de sarcini - încercarea de a accelera pe cea mai scurtă rută către țintă și schimbarea vitezei la țintă - ar necesita prea mult combustibil. Și combustibilul necesar pentru aceste schimbări de viteză trebuie lansat cu nava însăși, din cauza căreia va fi necesar și mai mult combustibil pentru a zbura nava către țintă și chiar mai mult - pentru a aduce nava și combustibilul pe orbita inițială în jurul Pământ. Au fost dezvoltate mai multe metode pentru a reduce necesarul de combustibil pentru călătoriile interplanetare.

De exemplu, o navă spațială care călătorește de pe orbita joasă a Pământului către Marte folosind o traiectorie de zbor clasică (Hohmann) trebuie să producă mai întâi o creștere a vitezei de 3,8 km/s (un parametru numit viteza caracteristică a manevrei orbitale ), să efectueze un zbor de mai multe luni. , apoi, după interceptarea lui Marte, acesta trebuie să-și scadă viteza cu încă 2,3 km/s pentru a ajunge din urmă cu viteza orbitală a lui Marte în jurul Soarelui și a intra pe orbită în jurul planetei [6] . Prin comparație, lansarea unei nave spațiale pe orbita joasă a Pământului necesită o schimbare a vitezei de aproximativ 9,5 km/s .

Traiectoriile Hohmann

Timp de mulți ani, zborul interplanetar economic a însemnat utilizarea traiectoriilor de transfer Hohmann . Hohmann a demonstrat că în mecanica orbitală, calea de zbor între două orbite cu cea mai mică cheltuială de energie este o orbită eliptică care formează o tangentă la orbitele sursă și destinație. În cazul zborurilor interplanetare către planete mai îndepărtate, aceasta înseamnă că nava spațială începe inițial de pe o orbită apropiată de orbita Pământului în jurul Soarelui, astfel încât a doua schimbare a vitezei are loc la Afelion, adică din punctul opus față de început. relativ la Soare. O navă spațială care folosește această rută pentru a călători de la Pământ pe Marte ar dura aproximativ 8,5 luni pentru a călători. O manevră planificată corespunzător va permite atingerea orbitei lui Marte în apropierea momentului în care planeta trece de punctul celei de-a doua schimbări de viteză, ceea ce vă va permite să intrați imediat pe orbita planetei.

Calcule similare pentru zborurile Hohmann se aplică oricărei perechi de orbite, de exemplu, acesta este cel mai obișnuit mod de a trimite sateliți pe orbită geostaționară , după ce au fost lansati pe orbita de referință joasă a Pământului . Zborul Hohmann durează un timp aproape de jumătate din perioada de revoluție a orbitei exterioare, care în cazul planetelor exterioare va fi mai mare de câțiva ani și nu este foarte practic pentru zborurile cu echipaj din cauza problemelor de siguranță a încărcăturii utile. De asemenea, zborul se bazează pe presupunerea că nu există corpuri mari la punctele de început și de sfârșit ale manevrei, ceea ce este adevărat atunci când se schimbă orbitele apropiate de Pământ, dar necesită calcule mai complexe pentru zborurile interplanetare.

Gravity Sling

Manevra Gravity Sling folosește gravitația planetelor și a lunilor pentru a schimba viteza și direcția unei nave spațiale fără a folosi combustibil. În utilizare tipică, manevra folosește un zbor în apropierea unei a treia planete, de obicei între orbitele de origine și destinație, care schimbă direcția de zbor. Timpul total de călătorie este redus semnificativ datorită creșterii vitezei, sau mai multă marfă este livrată la punctul final. Un exemplu notabil de utilizare a praștii este cele două nave spațiale ale programului Voyager care au folosit o serie de manevre în jurul mai multor planete exterioare ale sistemului solar. Când zboară în sistemul solar interior, este mai dificil să folosești o astfel de manevră, deși sunt folosite atunci când trec pe lângă planete din apropiere, cum ar fi Venus, iar uneori chiar și Luna este folosită pentru a începe un zbor către planetele exterioare.

Manevra praștii poate modifica viteza navei doar în raport cu un al treilea obiect care nu este implicat în manevră, un centru de greutate comun sau Soarele. În timpul manevrei, vitezele relative ale navei și ale obiectului zburat în jur nu se schimbă, de exemplu, dacă nava a zburat până la Jupiter cu o anumită viteză în raport cu aceasta, atunci va părăsi Jupiter cu aceeași viteză. Cu toate acestea, prin adăugarea vitezei de îndepărtare de pe Jupiter cu viteza orbitală proprie a planetei, direcția de zbor și viteza aparatului se schimbă. Soarele nu poate fi folosit pentru o manevră de praștie gravitațională interplanetară, deoarece steaua este în esență staționară în raport cu restul sistemului care orbitează în jurul Soarelui. Acest lucru poate fi folosit doar în zboruri ipotetice în afara sistemului solar pentru a trimite o navă spațială sau o sondă într-o altă parte a galaxiei, deoarece Soarele se învârte în jurul centrului Calei Lactee .

Manevra lui Oberth

Manevra lui Oberth constă în pornirea motoarelor aparatului la sau aproape de cea mai apropiată apropiere de planetă (la periapsis ). Utilizarea motorului la intrarea în „ puțul gravitațional ” vă permite să obțineți un câștig în creșterea finală a vitezei dispozitivului, datorită conversiei unei părți suplimentare a energiei cinetice a combustibilului uzat în energia cinetică a dispozitivul. Necesită o abordare relativ apropiată a unui corp mare și utilizarea unui motor cu tracțiune mare; nu este potrivit pentru vehiculele echipate numai cu motoare cu tracțiune joasă, de exemplu, cele ionice .

Orbite haotice

La momentul calculelor lui Gohmann (1925) nu existau sisteme de calcul de înaltă performanță disponibile, acestea rămânând lente, costisitoare și nesigure în dezvoltarea manevrelor cu praștii gravitaționale (1959). Progresele recente în tehnologia computerelor au făcut posibilă explorarea posibilităților de utilizare a caracteristicilor câmpurilor gravitaționale create de multe corpuri astronomice și calcularea traiectoriilor mai ieftine [7] [8] . De exemplu, au fost calculate potențiale rute de zbor între zonele din apropierea punctelor Lagrange ale diferitelor planete, organizate în așa-numita rețea de transport interplanetar . Astfel de orbite neclare, haotice, în teorie, consumă mult mai puțină energie și combustibil decât zborurile clasice, dar ele există doar între unele planete, în anumite momente în timp și necesită o investiție foarte semnificativă de timp. Ele nu oferă îmbunătățiri semnificative misiunilor de explorare sau ambarcate, dar teoretic pot prezenta un anumit interes pentru transportul de mare volum al mărfurilor de mică valoare, dacă umanitatea se dezvoltă într-o civilizație cu adevărat interplanetară. De obicei, unii asteroizi folosesc astfel de orbite.

Aerofrânare

Aerofrânarea folosește atmosfera planetei țintă ca o modalitate de a reduce viteza navei spațiale. Pentru prima dată, o astfel de decelerare a fost folosită în programul Apollo , când vehiculul de întoarcere nu a intrat pe orbita Pământului, ci a efectuat o manevră de coborâre în formă de S într-un profil vertical (întâi o coborâre abruptă, apoi nivelare, urmată de o ascensiune). și revenirea ulterioară la coborâre) în atmosfera Pământului, pentru reducerea vitezei acesteia la un nivel la care sistemul de parașute să poată fi activat pentru a asigura o aterizare în siguranță. Aerofrânarea nu necesită o atmosferă densă – de exemplu, majoritatea aterizatoarelor trimise pe Marte folosesc această tehnică, în ciuda faptului că atmosfera marțiană este foarte rarefiată, presiunea la suprafață este de 1/110 din cea a Pământului.

Frânarea aerodinamică a navelor spațiale transformă energia cinetică în căldură, așa că adesea necesită scuturi termice complexe pentru a proteja nava spațială de supraîncălzire. Ca urmare, frânarea aerodinamică este justificată numai în cazurile în care cantitatea de combustibil suplimentar necesară pentru a transporta scutul termic la destinație este mai mică decât cantitatea de combustibil care ar fi necesară pentru a genera un impuls de frânare folosind motoarele. Unii oameni de știință consideră că această problemă poate fi rezolvată prin crearea de ecrane din materiale disponibile în apropierea destinației [9] , uitând în același timp de problemele colectării unor astfel de materiale.

Îmbunătățirea tehnologiei motoarelor

Au fost propuse mai multe tehnologii cu scopul de a economisi combustibil și de a accelera călătoria în comparație cu zborurile Hohmann . Majoritatea propunerilor sunt încă teoretice, dar propulsorul de ioni a fost testat cu succes în misiunea Deep Space 1 . Aceste tehnologii avansate sunt împărțite în:

Pe lângă accelerarea zborurilor, astfel de îmbunătățiri vor crește „marja de siguranță” prin reducerea necesității de a fabrica cea mai ușoară navă spațială posibilă.

Concept avansat de rachetă

Toate conceptele de rachetă sunt limitate într-un fel sau altul de ecuația rachetei , care stabilește viteza caracteristică disponibilă (modificarea maximă a vitezei navei) în funcție de impulsul specific (debitul efectiv de propulsor), masa inițială a navei ( M 0 , inclusiv combustibilul ). masa) și masa finală ( M 1 , masa navei fără combustibil). Principala consecință a acestei formule, derivată de Tsiolkovsky, este că vitezele de zbor care sunt de mai multe ori mai mari decât viteza de expirare a fluidului de lucru al unui motor de rachetă (față de navă) devin rapid de neatins în practică.

Rachete nuclear-termice și solare

Într -un motor de rachetă nucleară sau o rachetă solar-termică , fluidul de lucru este de obicei hidrogen , încălzit la o temperatură ridicată și eliberat printr-o duză de rachetă pentru a crea forță . Energia termică înlocuiește sursa chimică de energie - reacția de ardere a combustibilului într-un oxidant - a motoarelor tradiționale cu rachete . Datorită greutății moleculare scăzute și, prin urmare, vitezei termice ridicate a hidrogenului, aceste motoare sunt de cel puțin două ori mai eficiente în utilizarea combustibilului decât motoarele chimice, chiar și atunci când se ia în considerare masa unui reactor nuclear.

Comisia pentru Energie Atomică din SUA și NASA au testat mai multe variante de motoare termice nucleare în 1959-1968. NASA a dezvoltat aceste motoare pentru a înlocui treptele superioare ale rachetelor Saturn V , dar testele au arătat probleme de fiabilitate, cauzate în principal de vibrații și supraîncălzire atunci când funcționează la niveluri ridicate de forță. Considerentele politice și de mediu au complicat utilizarea unor astfel de motoare în viitorul apropiat, deoarece motoarele nucleare termice sunt utile lângă suprafața pământului, dar consecințele defecțiunii pot fi catastrofale. Propulsoarele pe bază de fisiune produc viteze de propulsie mai mici decât propulsoarele electrice și cu plasmă, descrise mai jos, și sunt potrivite numai pentru aplicații care necesită un raport mare tracțiune-greutate, cum ar fi decolarea sau plecarea planetară.

Motoare electrice

Sistemele de propulsie electrică utilizează surse externe de energie, cum ar fi un reactor nuclear sau panouri solare, pentru a genera electricitate . Apoi folosesc energia pentru a accelera propulsorul chimic inert la viteze mult mai mari decât vitezele de evacuare ale motoarelor tradiționale cu rachete chimice. Astfel de propulsoare produc o tracțiune relativ mică și, prin urmare, nu sunt potrivite pentru manevre rapide sau pentru lansarea de pe suprafața unei planete. Dar sunt atât de economice în utilizarea masei reactive (fluidul de lucru) încât pot continua să funcționeze continuu timp de multe zile sau săptămâni, în timp ce motoarele chimice folosesc combustibil și oxidant atât de repede încât pot funcționa de la câteva zeci de secunde până la minute. Chiar și o călătorie pe Lună cu propulsie ionică modernă poate fi suficient de lungă pentru a demonstra avantajul lor față de propulsia chimică ( misiunile Apollo au durat 3 zile pentru a călători de la Pământ la Lună și înapoi).

Stația interplanetară Deep Space 1 a NASA a testat cu succes un prototip de propulsor ionic care a funcționat un total de 678 de zile și a permis sondei să ajungă din urmă cometa Borrelly, ceea ce nu ar fi fost posibil cu propulsoare chimice. Dawn a fost prima navă spațială NASA care a folosit un propulsor ionic ca propulsor principal și a fost folosit pentru a studia asteroizii mari din centura principală Ceres 1 și Vesta 4 . Un propulsor ionic cu propulsie nucleară a fost planificat pentru misiunea fără pilot Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) către Jupiter în anii 2010. Din cauza priorităților în schimbare ale NASA pentru zborurile spațiale umane, proiectul a pierdut finanțare în 2005. O misiune similară este în prezent discutată pentru un proiect comun NASA/ESA de explorare a lunilor planetelor gigantice: Europa și Ganymede .

Rachete care folosesc energia reacțiilor nucleare

Motoarele electrojet au demonstrat utilitate în călătoriile interplanetare, totuși au folosit energia solară , ceea ce le limitează capacitatea de a funcționa departe de Soare, precum și limitarea accelerației lor maxime datorită masei și fragilității sursei de energie. Motoarele nuclearo-electrice sau cu plasmă care funcționează pentru perioade lungi de timp la tracțiune scăzută și alimentate cu energie electrică de la reactoare nucleare (funcționând pe o reacție în lanț de fisiune a nucleelor ​​grele), teoretic, pot atinge viteze semnificativ mai mari decât vehiculele alimentate cu combustibil chimic.

Rachete care folosesc energia reacțiilor termonucleare

Motoarele de rachete termonucleare teoretice ar trebui să funcționeze folosind energia reacțiilor termonucleare (fuziunea nucleelor ​​ușoare de elemente precum deuteriu, tritiu, heliu-3). În comparație cu reactoarele de fisiune nucleară, fuziunea nucleară are ca rezultat conversia a aproximativ 1% din masa combustibilului original într-o formă de energie, care este energetic mai favorabilă decât 0,1% din masa convertită în energie în reacțiile de fisiune nucleară. Cu toate acestea, atât motoarele nucleare, cât și cele de fuziune pot atinge în principiu viteze mult mai mari decât cele necesare pentru explorarea sistemului solar, generatoarele de energie de fuziune nu au atins încă niveluri practic utilizabile de eliberare de energie, nici măcar pe Pământ.

Un proiect bazat pe propulsia prin fuziune a fost Proiectul Daedalus . Un alt sistem a fost dezvoltat ca parte a proiectului de cercetare cu echipaj personal Solar Discovery II, [10] bazat pe reacția deuteriu-tritiu-3 și folosind hidrogen ca fluid de lucru, (echipă de la Template: NASA Glenn Research Center ). Proiectul a planificat să atingă viteze caracteristice de peste 300 km/s cu o accelerație de ~1,7•10 −3 g , cu o masă inițială a navei de ~ 1700 de tone și o fracțiune de sarcină utilă de peste 10% .

Pânze solare

Pânzele solare (fotonice) folosesc impulsul particulelor de lumină reflectate de o velă specială. Acest efect al presiunii de radiație a luminii la suprafață este relativ mic și scade conform legii pătratului distanței de la Soare, dar, spre deosebire de multe sisteme de propulsie clasice, pânzele solare nu necesită combustibil. Împingerea este mică, dar disponibilă atâta timp cât Soarele continuă să strălucească și vela este desfășurată [11] .

Deși multe articole științifice despre pânzele fotonice se referă la călătoriile interstelare , există puține propuneri pentru utilizarea lor în sistemul solar.

Cerințe pentru călătoria interplanetară cu echipaj

Suport vital

Sistemele de susținere a vieții unei nave spațiale interplanetare trebuie să poată menține pasagerii în viață timp de multe săptămâni, luni sau chiar câțiva ani. Va fi necesară o atmosferă stabilă, respirabilă, cu o presiune de cel puțin 35 kPa (5 psi), care să conțină întotdeauna suficient oxigen, azot și controlată pentru nivelurile de dioxid de carbon, gaze reziduale, vapori de apă și contaminanți.

În octombrie 2015, Biroul inspectorului șef al NASA a publicat un raport privind pericolele pentru sănătate asociate cu zborul spațial uman , inclusiv o misiune cu echipaj pe Marte [12] [13] .

Radiații

Odată ce vehiculul a părăsit orbita Pământului și magnetosfera protectoare a Pământului, acesta va zbura prin Centura de radiații Van Allen , o regiune cu niveluri ridicate de radiație . Acesta va fi urmat de un zbor lung în mediul interplanetar, cu un fundal ridicat de raze cosmice de înaltă energie care reprezintă o amenințare pentru sănătate , radiații galactice generate de explozii de supernove, pulsari, quasari și alte surse cosmice. Acest lucru poate crește pericolul pentru viața umană și poate complica reproducerea după câțiva ani de zbor. Chiar și dozele relativ mici de radiații pot provoca modificări ireversibile ale celulelor creierului uman [14] [15] .

Oamenii de știință de la Academia Rusă de Științe caută modalități de a reduce riscul de cancer indus de radiații, în pregătirea pentru o posibilă misiune cu echipaj uman pe Marte. Ca una dintre opțiuni, este luat în considerare un sistem de susținere a vieții, în care apa potabilă pentru echipaj este epuizată în deuteriu (un izotop stabil al hidrogenului ). Studiile preliminare au arătat că apa sărăcită de deuteriu poate avea o serie de efecte anticancerigene și poate reduce oarecum riscurile potențiale de cancer cauzate de expunerea mare la radiații a echipajului marțian [16] [17] .

Ejecțiile de masă coronară prost prezise de la Soare sunt foarte periculoase pentru zburători, deoarece creează niveluri ridicate de radiații apropiate de nivelurile letale într-un timp scurt. Slăbirea lor va necesita folosirea unor scuturi masive care să protejeze echipajul [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24]

Atmosfera Pământului, în ceea ce privește proprietățile sale de protecție împotriva radiațiilor cosmice, este echivalentă cu un strat de apă de 10 metri grosime [25] . Prin urmare, plasarea unui astfel de ecran de protecție pe o navă spațială interplanetară o va face foarte grea.

Conform [26] , masa de protecție împotriva radiațiilor a unei nave spațiale interplanetare, care îndeplinește cerințele de siguranță împotriva radiațiilor pentru personalul instalațiilor nucleare de la sol, cu o durată de zbor de 2-3 ani ar trebui să fie de mii de tone. Prin urmare, pentru a proteja astronauții (în orbitele apropiate de Pământ), se utilizează un complex de metode inginerești, tehnice și medicale - reduc altitudinea de zbor a stațiilor (deși acest lucru necesită o creștere semnificativă a consumului de combustibil din cauza frânării de către atmosfera superioară) ; folosiți echipamente, provizii de apă, alimente, combustibil etc. ca ecrane etc.

Fiabilitate

Orice defecțiune majoră a navei spațiale în timpul zborului este probabil să fie fatală pentru echipaj. Chiar și defecțiuni minore pot duce la consecințe periculoase dacă nu sunt reparate rapid, ceea ce poate fi dificil în spațiul cosmic. Echipajul misiunii Apollo 13 a reușit să supraviețuiască unei explozii cauzate de un rezervor de oxigen defect (1970); cu toate acestea, echipajele Soyuz 11 (1971), navetei spațiale Challenger (1986) și Columbia (2003) au murit din cauza unei defecțiuni a navei lor spațiale.

Fereastra de lansare

Datorită particularităților mecanicii orbitale și astrodinamicii , zborurile spațiale economice către alte planete sunt practic realizabile doar la anumite intervale de timp , în cazul unor planete și traiectorii, aceste intervale sunt scurte și apar doar o dată la câțiva ani. În afara unor astfel de „ferestre”, planetele rămân inaccesibile omenirii din motive energetice (vor fi necesare orbite mult mai puțin economice, cantități mari de combustibil și motoare mai puternice). Din această cauză, atât frecvența zborurilor, cât și capacitatea de a lansa misiuni de salvare pot fi limitate.

Vezi și

Link -uri

Literatură

  • Casa de semințe, Eric. „Interplanetary Outpost: The Human and Technological Challenges of Exploring the Outer Planets” = „Interplanetary Outpost: The Human and Technological Challenges of Exploring the Outer Planets  ” . - New York : Springer Publishing , 2012. - 288 p. — ISBN 978-1-4419-9747-0 .

Note

  1. ↑ Zborul interplanetar: o introducere în astronautică.
  2. ↑ „Nava spațială NASA se pornește într-o călătorie istorică în spațiul interstelar” Arhivată 20 octombrie 2019 la Wayback Machine .
  3. ↑ Crawford, I.A. (1998).
  4. ↑ Valentine, L (2002).
  5. ↑ Curtis, Howard (2005).
  6. ↑ „Rachete și transport spațial” .
  7. ↑ „Gravity's Rim” Arhivat pe 26 septembrie 2012 la Wayback Machine . discovermagazine.com.
  8. ↑ Belbruno, E. (2004).
  9. ↑ Copie arhivată . Preluat la 28 septembrie 2016. Arhivat din original la 2 iunie 2016.
  10. ↑ PDF CR Williams et al., „Realizing "2001: A Space Odyssey": Piloted Spherical Torus Nuclear Fusion Propulsion', 2001, 52 de pagini, NASA Glenn Research Center
  11. ↑ „Rezumate ale articolelor NASA despre vele solare” Arhivat 11 martie 2008. .
  12. ↑ Dunn, Marcia (29 octombrie 2015).
  13. ↑ Personal (29 octombrie 2015).
  14. ↑ Charles Limoli . Ce împiedică explorarea spațiului adânc // În lumea științei . - 2017. - Nr 4. - S. 80-87. — URL: https://sciam.ru/articles/details/chto-meshaet-osvoeniyu-dalnego-kosmosa Copie de arhivă din 24 aprilie 2017 pe Wayback Machine  (plătit) : „Este prea devreme să spunem că radiația duce la consecințe ireversibile”
  15. ↑ „Ce se întâmplă cu creierul tău în drum spre Marte” Arhivat 29 august 2017 la Wayback Machine / Science Advances. 1 mai 2015: Vol. 1, nr. 4, e1400256 DOI: 10.1126/sciadv.1400256
  16. ↑ Siniak IuE, Turusov VS; Grigorev, AI; et al. (2003).
  17. ↑ Sinyak, Y; Grigoriev, A; Gaydadimov, V; Gurieva, T; Levinsky, M; Pokrovskii, B (2003).
  18. ↑ popularmechanics.com Arhivat 14 august 2007.
  19. ^ „ Shielding from solar particle event exhibitions in deep space” Arhivat 10 martie 2008 la Wayback Machine .
  20. ↑ nature.com/embor/journal . Preluat la 28 septembrie 2016. Arhivat din original la 21 august 2010.
  21. ↑ islandone.org/Settlements . Preluat la 28 septembrie 2016. Arhivat din original la 5 aprilie 2016.
  22. ↑ iss.jaxa.jp/iss/kibo . Preluat la 28 septembrie 2016. Arhivat din original la 18 decembrie 2016.
  23. ↑ yarchive.net/space/spacecraft . Preluat la 28 septembrie 2016. Arhivat din original la 8 martie 2016.
  24. ↑ uplink.space.com Arhivat 28 martie 2004.
  25. ↑ Oleg Makarov. Raze mortale în ciuda // Mecanicii populare . - 2017. - Nr 9 . - S. 50-54 .
  26. ↑ Bespalov Valeri Ivanovici. Prelegeri de radioprotectie: manual: [ rus. ] . - Ed. a IV-a, extins. - Tomsk  : Editura Universității Politehnice din Tomsk, 2012. - 21.2 Caracteristici ale protecției împotriva radiațiilor în spațiu. - S. 393. - 508 p. - 100 de exemplare.  - ISBN 978-5-4387-0116-3 .
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Colonizarea spațiului
Colonizarea
sistemului solar		 Colonizarea spațiului
Terraformarea
Colonizarea în afara
sistemului solar
Așezări spațiale
Resurse și energie