Človeštvo je pripravljeno zgraditi lunino bazo ali v iskanju svetlobe in vesolja

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Na obelisku nad grobom našega velikega rojaka K. E. Ciolkovsky navaja svoje učbeniške besede: "Človeštvo ne bo večno ostalo na Zemlji, ampak v iskanju svetlobe in vesolja sprva plaho prodre onkraj atmosfere, nato pa osvoji ves sončni prostor."

Tsiolkovsky je skozi vse življenje sanjal o kozmični prihodnosti človeštva in z radovednim pogledom znanstvenika pokukal v njegova fantastična obzorja. Ni bil sam. Začetek dvajsetega stoletja je bilo za mnoge odkritje vesolja, čeprav vidno skozi prizmo znanstvenih zablod tistega časa in fantazije pisateljev. Italijan Schiaparelli je odprl "kanale" na Marsu - in človeštvo se je prepričalo, da na Marsu obstaja civilizacija. Burroughs in A. Tolstoj sta ta namišljeni Mars naselila z ljudmi podobnimi prebivalci, za njimi pa je njihovemu zgledu sledilo na stotine piscev znanstvene fantastike.

Zemljani so preprosto navajeni ideje, da na Marsu obstaja življenje in da je to življenje inteligentno. Zato je bil poziv Ciolkovskega, naj poleti v vesolje, sprejet, če ne takoj z navdušenjem, a v vsakem primeru z odobravanjem. Od prvih govorov Ciolkovskega je minilo le 50 let in v državi, ki ji je posvetil in posredoval vsa svoja dela, je bil izstreljen prvi satelit in prvi kozmonavt je poletel v vesolje.

Zdi se, da bo šlo vse naprej po načrtih velikega sanjača. Ideje Ciolkovskega so se izkazale za tako svetle, da je najslavnejši izmed njegovih privržencev - Sergej Pavlovič Korolev - vse svoje načrte za razvoj kozmonavtike zgradil tako, da bi v dvajsetem stoletju človeška noga stopila na Mars. Življenje je naredilo svoje popravke. Zdaj nismo zelo prepričani, da bo odprava s posadko na Mars potekala vsaj do konca 21. stoletja.

Verjetno ne gre le za tehnične težave in usodne okoliščine. Vse težave je mogoče premagati z modrostjo in radovednostjo človeškega uma, če se pred njo postavi vredna naloga. Ampak take naloge ni! Obstaja podedovana želja po letenju na Mars, vendar ni jasnega razumevanja - zakaj? Če pogledate globlje, je to vprašanje, s katerim se sooča vsa naša astronavtika s posadko.

Ciolkovsky je v vesolju videl neizkoriščene odprte prostore za človeštvo, ki postaja tesno na njihovem domačem planetu. Te prostore je seveda treba obvladati, vendar morate najprej poglobljeno preučiti njihove lastnosti. Polstoletne izkušnje z raziskovanjem vesolja kažejo, da je mogoče zelo, zelo veliko raziskati z avtomatskimi napravami, ne da bi tvegali najvišjo vrednost vesolja – človeška življenja. Pred pol stoletja je bila ta ideja še vedno tema polemik in razprav, zdaj pa, ko se moč računalnikov in zmogljivosti robotov približujeta človeškim mejam, teh dvomov ni več. V zadnjih štiridesetih letih so robotska vozila uspešno raziskovala Luno, Venero, Mars, Jupiter, Saturn, planetarne satelite, asteroide in komete, ameriški Voyagerji in Pionirji pa so že dosegli meje sončnega sistema. Čeprav načrti vesoljskih agencij včasih vključujejo poročila o pripravi misij s posadko v globoki vesolje, doslej v njih ni bil izražen niti en znanstveni problem, za rešitev katerega je delo kozmonavtov nujno potrebno. Tako se lahko študij sončnega sistema samodejno nadaljuje še dolgo časa.

Konec koncev se vrnimo k problemu raziskovanja vesolja. Kdaj nam bo naše poznavanje lastnosti kozmičnih prostorov omogočilo, da jih začnemo naseljevati in kdaj si bomo lahko sami odgovorili na vprašanje – zakaj?

Pustimo zaenkrat vprašanje, da je v vesolju veliko energije, ki jo človeštvo potrebuje, in veliko mineralnih surovin, ki jih bomo v vesolju morda pridobili ceneje kot na Zemlji. Oba sta še vedno na našem planetu in nista glavna vrednota vesolja. Glavna stvar v vesolju je tisto, kar nam je na Zemlji izjemno težko zagotoviti - stabilnost življenjskih razmer in na koncu stabilnost razvoja človeške civilizacije.

Življenje na Zemlji je nenehno izpostavljeno nevarnostim naravnih nesreč. Suše, poplave, orkani, potresi, cunamiji in druge težave ne povzročajo le neposredne škode našemu gospodarstvu in blaginji prebivalstva, ampak zahtevajo energijo in stroške za obnovitev izgubljenega. V vesolju upamo, da se bomo znebili teh znanih groženj. Če najdemo takšne druge dežele, kjer nas zapustijo naravne nesreče, potem bo to »obljubljena dežela«, ki bo postala vreden nov dom za človeštvo. Logika razvoja zemeljske civilizacije neizogibno vodi do ideje, da bo človek v prihodnosti, morda ne tako oddaljen, prisiljen iskati zunaj planeta Zemlje habitat, ki bi lahko sprejel večino prebivalstva in zagotovil nadaljevanje njegovega življenja. življenje v stabilnih in udobnih razmerah.

To je tisto, kar je K. E. Ciolkovskega, ko je rekel, da človeštvo ne bo večno ostalo v zibelki. Njegova radovedna misel nam je risala privlačne slike življenja v "eteričnih naseljih", torej v velikih vesoljskih postajah z umetno klimo. Prvi koraki v tej smeri so že narejeni: na stalno naseljenih vesoljskih postajah smo se naučili vzdrževati skoraj znane življenjske pogoje. Res je, da breztežnostnost ostaja neprijeten dejavnik na teh vesoljskih postajah, nenavadno in uničujoče stanje za kopenske organizme.

Tsiolkovsky je ugibal, da je breztežnost morda nezaželena, in predlagal ustvarjanje umetne gravitacije v eteričnih naseljih z aksialnim vrtenjem postaj. V mnogih projektih "vesoljskih mest" je bila ta ideja sprejeta. Če pogledate ilustracije za temo vesoljskih naselij na internetu, boste videli različna kolesa z naperami in naperami, zastekljena na vseh straneh kot zemeljski rastlinjaki.

Lahko razumemo Ciolkovskega, v času katerega je bilo kozmično sevanje preprosto neznano, ki je predlagal ustvarjanje vesoljske rastlinjake, odprte za sončno svetlobo. Na Zemlji nas pred sevanjem ščiti močno magnetno polje našega domačega planeta in dokaj gosta atmosfera. Magnetno polje je tako rekoč neprepustno za nabite delce, ki jih izvrže sonce – odvrže jih stran od Zemlje, tako da le majhna količina doseže atmosfero v bližini magnetnih polov in ustvari pisane avrore.

Današnje naseljene vesoljske postaje se nahajajo v orbitah, ki se nahajajo znotraj sevalnih pasov (pravzaprav magnetnih pasti), kar astronavtom omogoča, da ostanejo na postaji več let, ne da bi bili deležni nevarnih odmerkov sevanja.

Kjer zemeljsko magnetno polje ne ščiti več pred sevanjem, bi morala biti zaščita pred sevanjem veliko resnejša. Glavna ovira za sevanje je vsaka snov, v kateri se absorbira. Če predpostavimo, da absorpcija kozmičnega sevanja v zemeljskem ozračju zmanjša njegovo raven na varne vrednosti, potem je treba v odprtem prostoru zapreti naseljene prostore s plastjo snovi enake mase, to je vsak kvadratni centimeter površine. prostorov je treba pokriti s kilogramom snovi. Če vzamemo gostoto pokrivne snovi 2,5 g / cm3 (kamnine), mora biti geometrijska debelina zaščite najmanj 4 metre. Steklo je tudi silikatna snov, zato za zaščito rastlinjakov v vesolju potrebujete 4 metre debelo steklo!

Žal vesoljsko sevanje ni edini razlog za opustitev mamljivih projektov. V zaprtih prostorih bo treba ustvariti umetno ozračje z običajno gostoto zraka, to je s tlakom 1 kg / cm2. Ko so prostori majhni, lahko strukturna trdnost vesoljskega plovila prenese ta pritisk. Toda ogromna naselja s premerom več deset metrov naseljenih prostorov, ki bodo zdržala tak pritisk, bo tehnično težko, če ne celo nemogoče, zgraditi. Ustvarjanje umetne gravitacije z rotacijo bo tudi znatno povečalo obremenitev strukture postaje.

Poleg tega bo gibanje katerega koli telesa znotraj vrtečega se "krofa" spremljalo delovanje Coriolisove sile, kar bo povzročilo velike nevšečnosti (spomnite se občutkov iz otroštva na dvoriščnem vrtiljaku)! In končno, velike sobe bodo zelo ranljive za udarce meteoritov: dovolj je, da v velikem rastlinjaku razbijete eno steklo, da ves zrak uide iz njega, in organizmi v njem bi umrli.

Z eno besedo, "eterična naselja" se ob natančnem pregledu izkažejo za nemogoče sanje.

Morda niso bili zaman upi človeštva povezani z Marsom? Je precej velik planet s precej primerno gravitacijo, Mars ima atmosfero in celo sezonske spremembe vremena. Aja! To je le zunanja podobnost. Povprečna temperatura na površini Marsa se ohranja pri -50 ° C, pozimi je tam tako hladno, da celo ogljikov dioksid zmrzne, poleti pa ni dovolj toplote, da bi talil vodni led.

Gostota Marsove atmosfere je enaka gostoti Zemlje na višini 30 km, kjer niti letala ne morejo leteti. Seveda je jasno, da Mars ni na noben način zaščiten pred kozmičnim sevanjem. Za povrh ima Mars zelo šibka tla: bodisi pesek, ki ga v obsežnih nevihtah razpihujejo celo vetrovi redkega marsovskega zraka, bodisi isti pesek, ki je z ledom zmrznjen v trdno skalo. Samo na takšni skali ni mogoče nič zgraditi in podzemni prostori ne bodo izhod brez njihove zanesljive krepitve. Če so prostori topli (in ljudje ne bodo živeli v ledenih palačah!), se bo permafrost stopil in rovi se bodo zrušili.

Številni "projekti" marsovske zgradbe predvidevajo postavitev že pripravljenih stanovanjskih modulov na površje Marsa. To so zelo naivne ideje. Za zaščito pred kozmičnim sevanjem mora biti vsak prostor pokrit s štirimetrsko plastjo zaščitnih stropov. Preprosto povedano, pokrijte vse zgradbe z debelo plastjo marsovske zemlje in potem bo v njih mogoče živeti. Toda za kaj je Mars vredno živeti? Navsezadnje Mars nima tiste želene stabilnosti razmer, ki nam je na Zemlji že manjka!

Mars ljudi še vedno skrbi, čeprav nihče ne upa, da bi na njem našel čudovito Aelith ali vsaj somoške. Na Marsu iščemo predvsem sledi nezemeljskega življenja, da bi razumeli, kako in v kakšnih oblikah nastaja življenje v vesolju. Toda to je raziskovalna naloga in za njeno rešitev sploh ni potrebno živeti na Marsu. In za gradnjo vesoljskih naselij Mars sploh ni primeren kraj.

Morda bi morali biti pozorni na številne asteroide? Očitno so pogoji zanje zelo stabilni. Po velikem meteoritskem bombardiranju, ki je pred tremi milijardami let in pol spremenilo površine asteroidov v polja velikih in majhnih kraterjev zaradi udarcev meteorita, se asteroidom ni zgodilo nič. V nedrih asteroidov je mogoče zgraditi bivalne tunele in vsak asteroid spremeniti v vesoljsko mesto. V našem osončju ni veliko dovolj velikih asteroidov za to – okoli tisoč. Tako ne bodo rešili problema ustvarjanja velikih bivalnih območij zunaj Zemlje. Poleg tega bodo vsi imeli bolečo pomanjkljivost: pri asteroidih je gravitacija zelo nizka. Seveda bodo asteroidi postali vir mineralnih surovin za človeštvo, vendar so popolnoma neprimerni za gradnjo polnopravnih stanovanj.

Torej, ali je res neskončni prostor za ljudi enak neskončnemu oceanu brez koščka zemlje? So vse naše sanje o čudesih vesolja le sladke sanje?

Ampak ne, v prostoru je prostor, kjer se lahko uresničijo pravljice, in lahko bi rekli, povsem v soseščini. To je Luna.

Od vseh teles v sončnem sistemu ima Luna največje število zaslug z vidika človeštva, ki išče stabilnost v vesolju. Luna je dovolj velika, da ima na svoji površini opazno gravitacijo. Glavne kamnine lune so trdni bazalti, ki segajo na stotine kilometrov pod površje. Na Luni ni vulkanizma, potresov in podnebnih nestabilnosti, saj Luna nima staljenega plašča v globinah, nima zračnih ali vodnih oceanov. Luna je Zemlji najbližje vesoljsko telo, kar kolonijam na Luni olajša zagotavljanje nujne pomoči in zmanjšanje stroškov prevoza. Luna je vedno na eni strani obrnjena proti Zemlji in ta okoliščina je lahko na več načinov zelo koristna.

Torej, prva prednost Lune je njena stabilnost. Znano je, da se na površini, osvetljeni s soncem, temperatura dvigne na + 120 ° C, ponoči pa pade na -160 ° C, hkrati pa že na globini 2 metra padci temperature postanejo nevidni.. V črevesju lune je temperatura zelo stabilna. Ker imajo bazalti nizko toplotno prevodnost (na Zemlji se bazaltna volna uporablja kot zelo učinkovita toplotna izolacija), je v podzemnih prostorih mogoče vzdrževati vsako udobno temperaturo. Bazalt je plinotesen material, znotraj bazaltnih struktur pa lahko ustvarite umetno atmosfero katere koli sestave in jo vzdržujete brez veliko truda.

Bazalt je zelo trda kamnina. Na Zemlji so bazaltne kamnine visoke 2 kilometra, na Luni, kjer je sila gravitacije 6-krat manjša kot na Zemlji, bi bazaltne stene nosile svojo težo tudi na višini 12 kilometrov! Posledično je v bazaltnih globinah mogoče zgraditi dvorane z višino stropa več sto metrov brez uporabe dodatnih pritrdilnih elementov. Zato lahko v luninih globinah zgradite na tisoče nadstropij stavb za različne namene, ne da bi pri tem uporabljali druge materiale, razen samega luninega bazalta. Če se spomnimo, da je površina Lune le 13,5-krat manjša od površine Zemlje, potem je enostavno izračunati, da je površina podzemnih struktur na Luni lahko desetkrat večja od celotnega ozemlja, ki ga zaseda vse življenje. nastaja na našem domačem planetu od globin oceanov do vrhov gora. ! In vse te prostore milijarde let ne bodo ogrožale nobene naravne katastrofe! Obetavno!

Seveda je treba takoj pomisliti: kaj storiti z zemljo, pridobljeno iz rovov? Gojiti kilometre visoke kupe odpadkov na površini Lune?

Izkazalo se je, da je tukaj mogoče predlagati zanimivo rešitev. Luna nima atmosfere, lunin dan pa traja pol meseca, tako da vroče sonce neprekinjeno sije kjerkoli na luni dva tedna. Če njegove žarke usmerite z velikim konkavnim ogledalom, bo temperatura v nastali točki svetlobe skoraj enaka kot na površini Sonca - skoraj 5000 stopinj. Pri tej temperaturi se stopijo skoraj vsi znani materiali, vključno z bazalti (topijo se pri 1100 ° C). Če bazaltne sekance počasi vlijete v to vročo točko, se bo ta stopil in iz njega je mogoče zliti plast za plastjo sten, stopnišč in tal. Ustvarite lahko gradbenega robota, ki bo to storil po programu, ki je v njem določen, brez človeške udeležbe. Če bo tak robot danes izstreljen na Luno, bodo kozmonavti do dneva, ko bo nanj prispela odprava s posadko, čakali, če ne palače, pa vsaj udobna stanovanja in laboratorije.

Zgolj gradnja prostora na Luni ne bi smela biti sama sebi namen. Ti prostori bodo potrebni za življenje ljudi v udobnih razmerah, za postavitev kmetijskih in industrijskih podjetij, za ustvarjanje rekreacijskih območij, avtocest, šol in muzejev. Samo najprej morate pridobiti vsa zagotovila, da se ljudje in drugi živi organizmi, ki so se preselili na Luno, ne bodo začeli razpadati zaradi neznanih razmer. Najprej je treba raziskati, kako bo dolgotrajna izpostavljenost zmanjšani resnosti vplivala na organizme raznolike kopenske narave. Te študije bodo obsežne; malo je verjetno, da bodo poskusi v epruvetah lahko zagotovili biološko stabilnost organizmov za več generacij. Treba je zgraditi velike rastlinjake in ptičarje ter v njih izvajati opazovanja in poskuse. Temu se ne morejo spopasti noben robot - samo raziskovalci sami bodo lahko opazili in analizirali dedne spremembe v živih tkivih in živih organizmih.

Priprava na nastanek polnopravnih samozadostnih kolonij na Luni je ciljna naloga, ki naj postane svetilnik za gibanje človeštva na avtocesti njegovega trajnostnega razvoja.

Danes veliko v tehnični konstrukciji naseljenih naselij v prostoru nima jasnega razumevanja. Oskrbo z energijo v vesoljskih razmerah lahko precej preprosto zagotovijo sončne postaje. En kvadratni kilometer sončnih kolektorjev, tudi z le 10-odstotno učinkovitostjo, bo zagotovil moč 150 MW, čeprav le v luninem dnevu, torej bo povprečna proizvodnja energije pol manjša. Zdi se, da je malo. Glede na napovedi svetovne porabe električne energije (3,5 TW) in svetovnega prebivalstva (7 milijard ljudi) za leto 2020 dobi povprečen zemljan 0,5 kilovata električne energije. Če izhajamo iz običajne povprečne dnevne oskrbe z energijo za mestnega prebivalca, recimo 1,5 kW na osebo, bo takšna sončna elektrarna na Luni lahko zadovoljila potrebe 50 tisoč ljudi - povsem dovolj za majhno lunarno kolonijo.

Na Zemlji velik del električne energije porabimo za razsvetljavo. Na Luni se bodo korenito spremenile številne tradicionalne sheme, zlasti sheme osvetlitve. Podzemni prostori na luni morajo biti dobro osvetljeni, zlasti rastlinjak. Nima smisla proizvajati električne energije na lunini površini, jo prenašati v podzemne zgradbe in nato elektriko spet pretvarjati v svetlobo. Veliko bolj učinkovito je namestiti koncentratorje sončne svetlobe na površino Lune in iz njih osvetliti optične kable. Raven današnje tehnologije za izdelavo svetlobnih vodnikov vam omogoča skoraj brez izgub prenos svetlobe na tisoče kilometrov, zato ne bi smelo biti težko prenašati svetlobe iz osvetljenih predelov lune prek sistema svetlobnih vodnikov v katero koli podzemno sobo., preklopni koncentratorji in svetlobni vodniki, ki sledijo gibanju sonca po luninem nebu.

Na prvih stopnjah izgradnje lunarne kolonije je Zemlja lahko donator sredstev, potrebnih za ureditev naselij. Toda veliko virov v vesolju bo lažje pridobiti kot dostaviti z Zemlje. Lunarni bazalti so do polovice sestavljeni iz kovinskih oksidov - železa, titana, magnezija, aluminija itd. V procesu pridobivanja kovin iz bazaltov, ki jih kopljejo v rudnikih in aditivih, bomo pridobivali kisik za različne potrebe in silicij za svetlobne vodnike. V vesolju je mogoče prestreči komete, ki vsebujejo do 80 % vodnega ledu, in zagotoviti oskrbo naselij z vodo iz teh obilnih virov (letno mimo letovišča preleti do 40.000 mini-kometov v razdalji od 3 do 30 metrov). Zemlja ne več kot 1,5 milijona km od nje).

Prepričani smo, da bodo v naslednjih treh do petih desetletjih raziskave o nastanku naselij na Luni prevladovale v obetavnem razvoju človeštva. Če bo postalo jasno, da je na Luni mogoče ustvariti udobne pogoje za človeško življenje, bo kolonizacija lune več stoletij pot zemeljske civilizacije za zagotovitev njenega trajnostnega razvoja. Vsekakor pa v sončnem sistemu ni drugih teles, ki so za to primernejša.

Morda se nič od tega ne bo zgodilo iz povsem drugega razloga. Pri raziskovanju vesolja ne gre le za raziskovanje vesolja. Raziskovanje vesolja zahteva ustvarjanje učinkovitih transportnih poti med Zemljo in Luno. Če se takšna avtocesta ne bo pojavila, astronavtika ne bo imela prihodnosti, človeštvo pa bo obsojeno, da ostane znotraj meja svojega rodnega planeta. Raketna tehnologija, ki omogoča izstrelitev znanstvene opreme v vesolje, je draga tehnologija, vsak izstrelitev rakete pa je tudi ogromno breme za ekologijo našega planeta. Potrebovali bomo poceni in varno tehnologijo za izstrelitev tovora v vesolje.

V tem smislu nas Luna izjemno zanima. Ker je vedno z eno stranjo obrnjena proti Zemlji, lahko s sredine poloble, obrnjene proti Zemlji, na naš planet raztegnete kabel vesoljskega dvigala. Naj vas ne ustraši njegova dolžina - 360 tisoč kilometrov. Z debelino kabla, ki zdrži 5-tonsko kabino, bo njegova skupna teža približno tisoč ton - vse bo ustrezalo več rudarskim tovornjakom BelAZ.

Material za kabel zahtevane trdnosti je že izumljen - to so ogljikove nanocevke. Naučiti se morate le, kako ga narediti brez napak po celotni dolžini vlakna. Seveda se mora vesoljsko dvigalo premikati veliko hitreje kot njegovi zemeljski kolegi in celo veliko hitreje kot hitri vlaki in letala. Da bi to naredili, mora biti kabel lunarnega dvigala prekrit s plastjo superprevodnika, nato pa se lahko dvigalo premika po njem, ne da bi se dotaknilo samega kabla. Potem nič ne bo preprečilo, da bi se kabina premikala s katero koli hitrostjo. Kabino bo mogoče do polovice pospešiti in do polovice zavirati. Če se hkrati uporablja pospešek "1 g", ki je običajen na Zemlji, bo celotno potovanje od Zemlje do Lune trajalo le 3,5 ure, kabina pa bo lahko opravila tri lete na dan. Teoretični fiziki trdijo, da zakoni narave superprevodnosti pri sobni temperaturi ne prepovedujejo, in številni inštituti in laboratoriji po vsem svetu delajo na njenem ustvarjanju. Morda se komu zdimo optimistični, a po našem mnenju bi lahko lunino dvigalo čez pol stoletja postalo realnost.

Tu smo obravnavali le nekaj plati velikega problema kolonizacije vesolja. Analiza stanja v sončnem sistemu kaže, da lahko le luna postane edini sprejemljiv objekt kolonizacije v prihodnjih stoletjih.

Čeprav je Luna bližje Zemlji kot katero koli drugo telo v vesolju, je nujno imeti sredstva, da jo dosežemo, da jo koloniziramo. Če jih ne bo, bo Luna ostala nedosegljiva kot velika dežela za Robinsona, obtičenega na majhnem otoku. Če bi človeštvo imelo na voljo veliko časa in dovolj sredstev, potem ni dvoma, da bi premagalo vse težave. Obstajajo pa zaskrbljujoči znaki drugačnega razvoja dogodkov.

Obsežne podnebne spremembe pred našimi očmi spreminjajo življenjske razmere ljudi na celotnem planetu, nas lahko v bližnji prihodnosti prisilijo, da vse svoje sile in sredstva usmerimo v elementarno preživetje v novih razmerah. Če se bo gladina svetovnih oceanov dvignila, se bo treba ukvarjati s prenosom mest in kmetijskih zemljišč v nerazvita in za kmetijstvo neprimerna. Če podnebne spremembe vodijo do globalnega hlajenja, bo treba rešiti problem ne samo ogrevanja stanovanj, temveč tudi zamrznitve polj in pašnikov. Vsi ti problemi lahko človeštvu odvzamejo vse sile in potem morda preprosto ne bodo dovolj za raziskovanje vesolja. In človeštvo bo ostalo na svojem domačem planetu kot na svojem, a edini naseljeni otok v prostranem oceanu vesolja.