Kosmosa izpēte: vēsture, problēmas un panākumi

2024 Autors: Henry Conors | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-02-12 10:39

Pēdējā laikā cilvēce ir nonākusi trešās tūkstošgades sliekšņa priekšā. Kas mūs sagaida nākotnē? Noteikti būs daudz problēmu, kurām būs nepieciešami saistoši risinājumi. Pēc zinātnieku domām, 2050. gadā Zemes iedzīvotāju skaits sasniegs 11 miljardus cilvēku. Turklāt 94% pieaugums būs jaunattīstības valstīs un tikai 6% rūpnieciski attīstītajās valstīs. Turklāt zinātnieki ir iemācījušies palēnināt novecošanās procesu, kas ievērojami palielina paredzamo dzīves ilgumu.

Tas noved pie jaunas problēmas – pārtikas trūkuma. Šobrīd aptuveni pusmiljards cilvēku cieš no bada. Šī iemesla dēļ katru gadu mirst aptuveni 50 miljoni cilvēku. Lai pabarotu 11 miljardus, pārtikas ražošana būtu jāpalielina 10 reizes. Turklāt visu šo cilvēku dzīvības nodrošināšanai būs nepieciešama enerģija. Un tas noved pie degvielas un izejvielu ražošanas pieauguma. Vai planēta izturēs šādu slodzi?

Nu neaizmirstiet par vides piesārņojumu. Pieaugot ražošanas tempiemne tikai izsīkst resursi, bet arī mainās planētas klimats. Automašīnas, spēkstacijas un rūpnīcas atmosfērā izdala tik daudz oglekļa dioksīda, ka siltumnīcas efekta parādīšanās vairs nav tālu. Paaugstinoties temperatūrai uz Zemes, sāksies ledāju kušana un ūdens līmeņa paaugstināšanās okeānos. Tas viss nelabvēlīgi ietekmēs cilvēku dzīves apstākļus. Tas var pat izraisīt katastrofu.

Šīs problēmas palīdzēs atrisināt kosmosa izpēti. Domā pats. Uz turieni varēs pārvietot rūpnīcas, izpētīt Marsu, Mēnesi, iegūt resursus un enerģiju. Un viss būs kā filmās un zinātniskās fantastikas darbu lappusēs.

Enerģija no kosmosa

Tagad 90% no visas zemes enerģijas tiek iegūti, sadedzinot kurināmo sadzīves krāsnīs, automašīnu dzinējos un spēkstaciju katlos. Enerģijas patēriņš dubultojas ik pēc 20 gadiem. Cik dabas resursu pietiks, lai apmierinātu mūsu vajadzības?

Piemēram, tā pati eļļa? Pēc zinātnieku domām, tas beigsies pēc tikpat gadiem, cik kosmosa izpētes vēsture, tas ir, pēc 50. Oglēm pietiks 100 gadus, bet gāzei aptuveni 40. Starp citu, arī kodolenerģija ir izsmeļams avots.

Teorētiski alternatīvās enerģijas atrašanas problēma tika atrisināta pagājušā gadsimta 30. gados, kad viņi nāca klajā ar kodolsintēzes reakciju. Diemžēl viņa joprojām ir ārpus kontroles. Bet pat ja jūs iemācīsities to kontrolēt un saņemt enerģiju neierobežotā daudzumā, tas novedīs pie planētas pārkaršanas un neatgriezeniskasklimata izmaiņas. Vai ir izeja no šīs situācijas?

3D nozare

Protams, šī ir kosmosa izpēte. Ir jāpāriet no "divdimensiju" nozares uz "trīsdimensiju". Tas ir, visas energoietilpīgās nozares ir jāpārnes no Zemes virsmas uz kosmosu. Taču šobrīd to darīt nav ekonomiski izdevīgi. Šādas enerģijas izmaksas būs 200 reižu augstākas nekā elektrība, kas saražota ar siltumu uz Zemes. Turklāt milzīgām naudas injekcijām būs jābūvē lielas orbitālās stacijas. Kopumā mums ir jāgaida, kamēr cilvēce iziet cauri nākamajiem kosmosa izpētes posmiem, kad tiks uzlabotas tehnoloģijas un samazināsies būvmateriālu izmaksas.

24/7 saule

Visā planētas vēsturē cilvēki ir izmantojuši saules gaismu. Tomēr nepieciešamība pēc tā ir ne tikai dienas laikā. Naktīs tas nepieciešams daudz ilgāk: lai apgaismotu būvlaukumus, ielas, laukus lauksaimniecības darbu laikā (sēšana, ražas novākšana) utt. Un Tālajos Ziemeļos sešus mēnešus Saule debesīs vispār neparādās. Vai ir iespējams palielināt dienasgaismas stundas? Cik reāla ir mākslīgās saules radīšana? Mūsdienu kosmosa izpētes sasniegumi padara šo uzdevumu diezgan izpildāmu. Pietiek tikai planētas orbītā novietot atbilstošu ierīci, kas atstaro gaismu uz Zemi. Tajā pašā laikā tā intensitāti var mainīt.

Kas izgudroja atstarotāju?

Var teikt, ka Vācijas kosmosa izpētes vēsture aizsākās ar ideju izveidot ārpuszemes atstarotājus, ko ierosināja vācu inženieris HermanisOberta 1929. gadā. Tā tālākā attīstība meklējama zinātnieka Ērika Krafta no ASV darbos. Tagad amerikāņi ir tuvāk nekā jebkad agrāk šī projekta īstenošanai.

Strukturāli atstarotājs ir rāmis, uz kura ir uzvilkta polimēru metalizēta plēve, kas atstaro saules starojumu. Gaismas plūsmas virziens tiks veikts vai nu ar komandām no Zemes, vai automātiski, saskaņā ar iepriekš noteiktu programmu.

Projekta īstenošana

ASV gūst nopietnus panākumus kosmosa izpētē un ir pietuvojušās šī projekta īstenošanai. Tagad amerikāņu eksperti pēta iespēju orbītā novietot atbilstošus satelītus. Tie atradīsies tieši virs Ziemeļamerikas. 16 uzstādītie atstarojošie spoguļi pagarinās dienas gaišo laiku par 2 stundām. Uz Aļasku plānots nosūtīt divus atstarotājus, kas tur palielinās dienas gaišo laiku pat par 3 stundām. Ja izmantosiet atstarotājus, lai pagarinātu dienu megapilsētās, tas nodrošinās tiem kvalitatīvu un bezēnu apgaismojumu ielās, lielceļos, būvlaukumos, kas neapšaubāmi ir izdevīgi no ekonomiskā viedokļa.

Atstarotāji Krievijā

Piemēram, ja no kosmosa tiek apgaismotas piecas pilsētas, kas pēc lieluma ir vienādas ar Maskavu, tad, pateicoties enerģijas ietaupījumam, izmaksas atmaksāsies aptuveni 4-5 gadu laikā. Turklāt atstarotāju satelītu sistēma var pārslēgties uz citu pilsētu grupu bez papildu izmaksām. Un kā attīrīsies gaiss, ja enerģija nāk nevis no kūpošām spēkstacijām, bet gan no kosmosatelpa! Vienīgais šķērslis šī projekta īstenošanai mūsu valstī ir finansējuma trūkums. Tāpēc Krievijas kosmosa izpēte nenotiek tik ātri, kā gribētos.

Ārpuszemes augi

Ir pagājuši vairāk nekā 300 gadi, kopš E. Toričelli atklāja vakuumu. Tam bija milzīga loma tehnoloģiju attīstībā. Galu galā, neizprotot vakuuma fiziku, nebūtu iespējams izveidot ne elektroniku, ne iekšdedzes dzinējus. Bet tas viss attiecas uz rūpniecību uz Zemes. Ir grūti iedomāties, kādas iespējas vakuums dos tādā jautājumā kā kosmosa izpēte. Kāpēc gan nelikt galaktikai kalpot cilvēkiem, būvējot tur rūpnīcas? Tie atradīsies pavisam citā vidē, vakuuma, zemas temperatūras, spēcīgu saules starojuma avotu un bezsvara apstākļos.

Tagad ir grūti apzināties visas šo faktoru priekšrocības, taču varam ar pārliecību teikt, ka paveras vienkārši fantastiskas perspektīvas un tēma “Kosmosa izpēte, būvējot ārpuszemes rūpnīcas” kļūst aktuālāka nekā jebkad agrāk.. Ja Saules starus koncentrē paraboliskais spogulis, tad var sametināt detaļas no titāna sakausējumiem, nerūsējošā tērauda u.c. Kausējot metālus sauszemes apstākļos, tajos nokļūst piemaisījumi. Un tehnoloģijām arvien vairāk ir nepieciešami īpaši tīri materiāli. Kā tos iegūt? Jūs varat "suspendēt" metālu magnētiskajā laukā. Ja tā masa ir maza, tad šis lauks to noturēs. Šajā gadījumā metālu var izkausēt, laižot caur to augstfrekvences strāvu.

Bezsvara stāvoklī var izkausēt jebkuras masas un izmēra materiālus. Nav vajadzīgsnav veidņu, nav tīģeļu liešanai. Turklāt nav nepieciešama turpmāka slīpēšana un pulēšana. Un materiāli tiks izkausēti vai nu parastajās, vai saules krāsnīs. Vakuuma apstākļos var veikt “auksto metināšanu”: labi notīrītas un saskaņotas metāla virsmas veido ļoti stiprus savienojumus.

Sauszemes apstākļos nebūs iespējams izgatavot lielus pusvadītāju kristālus bez defektiem, kas samazina mikroshēmu un no tiem izgatavoto ierīču kvalitāti. Pateicoties bezsvara stāvoklim un vakuumam, būs iespējams iegūt kristālus ar vēlamajām īpašībām.

Mēģinājumi īstenot idejas

Pirmie soļi šo ideju īstenošanā tika sperti 80. gados, kad kosmosa izpēte PSRS ritēja pilnā sparā. 1985. gadā inženieri palaida orbītā satelītu. Pēc divām nedēļām viņš uz Zemi nogādāja materiālu paraugus. Šādas palaišanas ir kļuvušas par ikgadēju tradīciju.

Tajā pašā gadā NPO "Salyut" tika izstrādāts projekts "Tehnoloģija". Bija plānots uzbūvēt 20 tonnu smagu kosmosa kuģi un 100 tonnu smagu rūpnīcu. Ierīce bija aprīkota ar ballistiskajām kapsulām, kurām bija jānogādā saražotā produkcija uz Zemi. Projekts nekad netika īstenots. Jūs jautāsiet, kāpēc? Tā ir standarta kosmosa izpētes problēma – finansējuma trūkums. Tas ir aktuāli mūsu laikā.

Kosmosa apmetnes

20. gadsimta sākumā tika publicēts fantastisks K. E. Ciolkovska stāsts “No zemes”. Tajā viņš aprakstīja pirmās galaktikas apmetnes. Šobrīd, kadkosmosa izpētē ir noteikti sasniegumi, jūs varat uzņemties šī fantastiskā projekta īstenošanu.

1974. gadā Prinstonas universitātes fizikas profesors Džerards O'Nīls izstrādāja un publicēja projektu galaktikas kolonizēšanai. Viņš ierosināja izvietot kosmosa apmetnes librācijas punktā (vietā, kur viens otru atceļ Saules, Mēness un Zemes pievilkšanās spēki). Šādi ciemati vienmēr būs vienuviet.

O^'Nīls uzskata, ka 2074. gadā lielākā daļa cilvēku pārvietosies kosmosā un viņiem būs neierobežoti pārtikas un enerģijas resursi. Zeme kļūs par milzīgu parku, kurā nevarēsiet pavadīt brīvdienas.

Modeļu kolonija O^'Nīls

Mierīgu kosmosa izpēti, profesors iesaka sākt ar maketa konstruēšanu 100 metru rādiusā. Šī iestāde var uzņemt līdz 10 000 cilvēku. Šīs apmetnes galvenais uzdevums ir uzbūvēt nākamo modeli, kuram vajadzētu būt 10 reizes lielākam. Nākamās kolonijas diametrs palielinās līdz 6-7 kilometriem, un garums palielinās līdz 20.

Zinātnieku aprindās saistībā ar O^'Nīlas projektu strīdi joprojām nerimst. Viņa piedāvātajās kolonijās iedzīvotāju blīvums ir aptuveni tāds pats kā sauszemes pilsētās. Un tas ir diezgan daudz! It īpaši, ja ņem vērā, ka nedēļas nogalēs tur nevar izkļūt no pilsētas. Tikai daži cilvēki vēlas atpūsties šauros parkos. Diez vai to var salīdzināt ar dzīves apstākļiem uz Zemes. Un kā būs ar psiholoģisko saderību un vēlmi mainīties vietām šajās slēgtajās telpās?Vai cilvēki gribēs tur dzīvot? Vai kosmosa apmetnes kļūs par globālu katastrofu un konfliktu izplatības vietām? Visi šie jautājumi joprojām ir atvērti.

Secinājums

Saules sistēmas zarnās atrodas neaprēķināms daudzums materiālo un enerģijas resursu. Tāpēc cilvēka kosmosa izpētei tagad jākļūst par prioritāti. Galu galā, ja tas izdosies, saņemtie resursi kalpos cilvēku labā.

Pagaidām astronautika sper pirmos soļus šajā virzienā. Mēs varam teikt, ka tas ir bērns, bet ar laiku viņš kļūs par pieaugušo. Kosmosa izpētes galvenā problēma ir nevis ideju, bet gan līdzekļu trūkums. Nepieciešami milzīgi materiālie resursi. Bet, ja salīdzina tos ar bruņojuma izmaksām, tad summa nav tik liela. Piemēram, globālo militāro izdevumu samazināšana par 50% ļaus tuvāko gadu laikā veikt trīs ekspedīcijas uz Marsu.

Mūsu laikā cilvēcei vajadzētu būt piesātinātai ar ideju par pasaules vienotību un pārskatīt attīstības prioritātes. Un telpa būs sadarbības simbols. Labāk ir būvēt rūpnīcas uz Marsa un Mēness, tādējādi dodot labumu visiem cilvēkiem, nekā vairot jau tā uzpūsto globālo kodolpotenciālu. Ir cilvēki, kas apgalvo, ka kosmosa izpēte var pagaidīt. Zinātnieki viņiem parasti atbild šādi: "Protams, varbūt, jo Visums pastāvēs mūžīgi, bet mēs, diemžēl, ne."