Bolygóközi repülés

A bolygóközi űrrepülés ( interplanetary travel ) bolygók közötti utazás , általában ugyanazon a bolygórendszeren belül [1] . Az emberiség gyakorlatában az ilyen típusú űrrepülés fogalma egy valós és feltételezett repülést jelent a Naprendszer bolygói között . Az emberiség űrkolonizációs hipotetikus projektjeinek szerves része .

Gyakorlati előrelépések a bolygóközi utazásban

Távirányított űrszondák ( Automatic Interplanetary Station , AMS) a Naprendszer összes bolygója közelében repültek a Merkúrtól a Neptunuszig. A New Horizons szondát abban az időben indították a kilencedik bolygóra - a Plútóra , és 2015-ben repült el e törpebolygó mellett. A Dawn szonda jelenleg a Ceres törpebolygó körül kering .

A legtávolabbi űrszonda a Voyager 1 , amely valószínűleg még elhagyta a Naprendszert, további 4 eszköz - a Pioneer 10 , a Pioneer 11 , a Voyager 2 és a New Horizons folytatja repülését a rendszer határaiig, és egy idő után szintén elhagyja azt [2 ] .

Általánosságban elmondható, hogy a más bolygók mesterséges műholdjainak és a leszálló járműveknek a küldetései sokkal részletesebb és teljesebb információkat nyújtanak, mint az átrepülő küldetések. Űrszondákat állítottak pályára mind az öt ősidők óta ismert bolygó körül: először a Mars (" Mariner-9 ", 1971), majd a Vénusz (" Vénusz-9 ", 1975; a légköri szondák és a leszálló jármű korábban érte el a bolygót), A Jupiter ( Galileo , 1995), a Szaturnusz ( Cassini és Huygens , 2004) és újabban a Merkúr ( MESSENGER , 2011. március), és értékes tudományos információkat hoztak vissza a bolygókról és holdjaikról .

Számos küldetés során találkoztak aszteroidákkal és törpebolygókkal: a NEAR Shoemaker 2000-ben megkerülte a 433 Eros nevű nagy, Föld-közeli aszteroidát , és leszállt. A " Hayabusa " japán állomás ionmotorral 2005-ben a 25143 Itokawa nevű kis Föld-közeli aszteroida pályájára lépett , találkozott vele, és mintákat vitt vissza a felszínéről a Földre. Az ionmotoros Dawn űrszonda a Vesta nagy kisbolygó körül keringett (2011. július-2012. szeptember), majd a Ceres törpebolygó körüli pályára repült (2015. március).

A távirányítós Viking , Pathfinder és Mars Exploration Rover és Curiosity roverek a Mars felszínén landoltak, a Venera és Vega sorozat több űrszondája elérte a Vénusz felszínét. A Huygens szonda sikeresen landolt a Szaturnusz Titán holdján .

Eddig nem voltak emberes küldetések a Naprendszer bolygóinak eléréséhez. A NASA Apollo-programja lehetővé tette tizenkét űrhajós számára, hogy felkeresse a Hold felszínét, és visszatérjen a Földre . Számos NASA-program volt: " Constellation " (egy embert küld a Marsra) és egy emberes átrepülés a Vénuszról, de mindkettőt törölték (2010-ben és az 1960-as évek végén).

A bolygóközi utazás okai

A bolygóközi utazás magas költségei és kockázatai széles körben felkeltik a közvélemény figyelmét. Számos küldetés során tapasztaltak különféle meghibásodásokat vagy teljes meghibásodást a pilóta nélküli szondáknál, például a Mars 96 -nál , a Deep Space 2 -nél és a Beagle 2 -nél . (A sikeres és sikertelen projektek teljes listájáért lásd a bolygóközi űrhajók listáját.)

Sok csillagász, geológus és biológus úgy véli, hogy a Naprendszer tanulmányozása olyan ismereteket ad, amelyeket nem lehet csak a Föld felszínéről vagy a Föld keringési pályájáról végzett megfigyelések révén megszerezni. Megoszlanak a vélemények arról, hogy az emberes küldetések hasznos tudományos hozzájárulást jelentenének-e; egyes tudósok úgy vélik, hogy a robotszondák olcsóbbak és biztonságosabbak, míg mások azzal érvelnek, hogy az űrhajósok a földi tudósok tanácsaival rugalmasabban és intelligensebben tudnak majd reagálni a vizsgált régiók új vagy váratlan jellemzőire [3] .

Azok, akik fizetik az ilyen küldetések költségeit (elsősorban a közszférában), nagyobb valószínűséggel érdeklődnek a saját maguk vagy az emberiség egésze számára nyújtott előnyök iránt. Ennek a megközelítésnek eddig az egyetlen előnye a különféle „mellékes” technológiák voltak, amelyeket eredetileg űrrepülésekre fejlesztettek ki, de aztán más tevékenységekben is hasznosak voltak.

A bolygóközi utazás egyéb gyakorlati motívumai inkább spekulatívak, mivel a jelenlegi technológia még nem elég fejlett ahhoz, hogy támogassa a tesztprojekteket. A sci-fi írók időnként sikeresek a jövő technológiáinak előrejelzésében – például a geostacionárius kommunikációs műholdakat ( Arthur Clarke ) és a számítástechnika egyes aspektusait ( Mack Reynolds ) jósolták meg.

Számos sci-fi történet (különösen Ben Bov Grand Tour történetei) részletezi, hogyan nyerhetnek ki az emberek hasznos ásványokat az aszteroidákból vagy nyerhetnek energiát különféle módokon, beleértve a napelemek keringési pályán való felhasználását (ahol nem zavarják őket a felhők és a légkör ). Egyesek úgy vélik, hogy csak az ilyen technológiák biztosíthatják az életszínvonal növekedését a Föld szükségtelen szennyezése vagy a Föld erőforrásainak kimerülése nélkül (például a fosszilis energiatermelés – az úgynevezett olajcsúcs  – visszaesését már évtizedekkel korábban jósolták elkezdődött).

Végül, a Naprendszer más részeinek emberi kolonizálása megakadályozza az emberiség kihalását a Földet érintő lehetséges katasztrófaesemények során, amelyek közül sok elkerülhetetlen (lásd Az emberiség halálának változatai című cikket ). A lehetséges események közé tartozik egy nagy aszteroidával való ütközés, amelyek közül az egyik valószínűleg korábban hozzájárult a kréta-paleogén kihaláshoz . Noha különféle rendszereket fejlesztenek ki az aszteroidafenyegetések megfigyelésére és a bolygóvédelemre, a kisbolygók észlelésére és leküzdésére szolgáló jelenlegi módszerek továbbra is rendkívül drágák, nyersek, kidolgozatlanok és hatástalanok. Például a széntartalmú kondritoknak nagyon alacsony az albedójuk , ami nagyon megnehezíti észlelésüket. Bár a széntartalmú kondritokat ritkaságnak tekintik, néhányuk nagyon nagy, és feltételezhető, hogy nagy fajok tömeges kihalásában vesznek részt. Így a Chicxulub , a következményei közül a legnagyobb, széntartalmú kondrit lehetett.

Egyes tudósok, köztük a Space Studies Institute ( Princetoni Egyetem ) tagjai azzal érvelnek, hogy hosszú távon az emberek túlnyomó többsége végül az űrben fog élni [4] .

A bolygóközi repülés energiája

A gyakorlati bolygóközi utazás egyik fő kihívása továbbra is a nagyon nagy sebességváltozások elérése, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a Naprendszeren belül egyik testről a másikra utazzanak.

A Nap gravitációs vonzása miatt a Naptól távolabb keringő űrhajó lassabb sebességgel rendelkezik, mint a közelebb keringő űrhajó. Ezenkívül minden bolygó különböző távolságra van a Naptól, attól a bolygótól, amelyről az űreszköz elindul, és a célbolygó különböző sebességgel mozog ( Kepler harmadik törvénye szerint ). Ezen okok miatt a Naphoz közelebbi bolygóra repülő űreszköznek jelentősen csökkentenie kell keringési sebességét, hogy elérje a célt, míg távolabbi bolygókra történő repüléshez a hajó sebességének jelentős növelése szükséges a célponthoz képest. V [5] . Ha az űrrepülőgépnek nemcsak el kell repülnie a bolygó mellett, hanem a körülötte lévő pályára kell állnia, akkor közeledésekor saját sebességét a bolygó sebességéhez kell igazítania, ami szintén jelentős erőfeszítést igényel.

Egy ilyen feladat egyszerű megközelítése – a célhoz vezető legrövidebb úton történő gyorsítás és a célpont sebességének megváltoztatása – túl sok üzemanyagot igényelne. Az ezekhez a sebességváltozásokhoz szükséges üzemanyagot pedig magával a hajóval kell elindítani, ami miatt még több üzemanyagra lesz szükség ahhoz, hogy a hajót a célba repítsék, és még többre - a hajót és az üzemanyagot a kezdeti pályára hozni a hajó körül. Föld. Számos módszert fejlesztettek ki a bolygóközi utazás üzemanyag-szükségletének csökkentésére.

Például egy alacsony Föld körüli pályáról a Marsra klasszikus repülési (Hohmann) röppályát használó űrhajónak először 3,8 km/s sebességnövekedést kell produkálnia (ezt a paramétert a keringési manőver jellemző sebességének nevezik ), majd több hónapos repülést kell végrehajtania. , akkor a Mars elfogása után további 2,3 km/s -kal kell csökkentenie a sebességét, hogy utolérje a Mars Nap körüli keringési sebességét, és bolygó körüli pályára álljon [6] . Összehasonlításképpen, egy űrhajó alacsony földi pályára bocsátásához körülbelül 9,5 km/s sebességváltozásra van szükség .

Hohmann pályák

Sok éven át a gazdaságos bolygóközi repülés a Hohmann transzferpályák használatát jelentette . Hohmann bebizonyította, hogy a pályamechanikában a repülés útja két legkisebb energiafelhasználással járó pálya között egy elliptikus pálya, amely érinti a forrás- és a célpályát. A távolabbi bolygókra irányuló bolygóközi repülések esetén ez azt jelenti, hogy az űrszonda kezdetben a Föld Nap körüli pályájához közeli pályáról indul úgy, hogy a második sebességváltozás az Aphelionnál, vagyis a kiindulással ellentétes pontról történik. a Naphoz képest. Az ezen az útvonalon közlekedő űrszonda a Földről a Marsra körülbelül 8,5 hónapot vesz igénybe. Egy megfelelően megtervezett manőver lehetővé teszi a Mars pályájának elérését abban a pillanatban, amikor a bolygó áthalad a második sebességváltozás pontján, ami lehetővé teszi, hogy azonnal belépjen a bolygó körüli pályára.

A Hohmann-repülésekre vonatkozó hasonló számítások bármely pályapárra vonatkoznak, például ez a legáltalánosabb módja annak, hogy a műholdakat geostacionárius pályára küldjék , miután azokat alacsony földi referenciapályára bocsátották . A Hohmann-repülés a külső pálya forgási periódusának közel felét vesz igénybe, ami a külső bolygók esetében több mint néhány év, és a rakománybiztonsági problémák miatt nem túl praktikus emberes repüléseknél. Szintén a repülés azon a feltételezésen alapul, hogy nincsenek nagy testek a manőver kezdő- és végpontjában, ami igaz a Föld-közeli pályák megváltoztatásakor, de a bolygóközi repüléseknél bonyolultabb számításokat igényel.

Gravity Sling

A Gravity Sling Maneuver a bolygók és holdak gravitációját használja fel az űrhajó sebességének és irányának megváltoztatására üzemanyag nélkül. Tipikus használat során a manőver egy harmadik bolygó közelében, általában a kiindulási és célpályák között elrepül, ami megváltoztatja a repülés irányát. A teljes utazási idő a sebesség növekedése miatt jelentősen lecsökken, vagy több rakomány érkezik a végpontra. A heveder használatának figyelemre méltó példája a Voyager program két űrszondája, amely manőversorozatot alkalmazott a Naprendszer számos külső bolygója körül. A belső Naprendszerben való repülés során nehezebb egy ilyen manővert végrehajtani, bár a közeli bolygók, például a Vénusz elhaladásakor használják őket, sőt néha a Holdat is használják a külső bolygókra való repülés megkezdésére.

A parittya manőver csak a manőverben részt nem vevő harmadik objektumhoz, egy közös súlyponthoz vagy a Naphoz képest változtathatja meg a hajó sebességét. A manőver során a hajó és a körülrepülő tárgy egymáshoz viszonyított sebessége nem változik, például ha a hajó hozzá képest egy bizonyos sebességgel repült fel a Jupiterhez, akkor ugyanilyen sebességgel hagyja el a Jupitert. Ha azonban a Jupiterből való eltávolítás sebességét hozzáadjuk a bolygó saját keringési sebességéhez, a repülés iránya és a berendezés sebessége megváltozik. A Nap nem használható bolygóközi gravitációs hevedermanőverre, mivel a csillag lényegében egy helyben áll a Nap körül keringő rendszer többi részéhez képest. Ez csak feltételezett, a Naprendszeren kívüli repüléseknél használható, hogy űreszközt vagy szondát küldjenek a galaxis egy másik részére, mivel a Nap a Tejút-galaxis közepe körül kering .

Oberth manővere

Oberth manővere abból áll, hogy bekapcsolja a készülék hajtóműveit a bolygó legközelebbi megközelítésénél vagy annak közelében (a periapszisnál ). A motor használata a " gravitációs kútba " történő belépéskor lehetővé teszi, hogy növelje az eszköz sebességének végső növekedését, mivel a használt üzemanyag kinetikus energiájának egy további részét alakítja át a kinetikus energiává. az eszköz. Viszonylag közeli megközelítést igényel a nagy karosszériához és nagy tolóerejű motor használatát, nem alkalmas csak kis tolóerős motorokkal felszerelt járművekhez, például ionosokhoz .

Kaotikus pályák

Gohmann számításai idején (1925) nem álltak rendelkezésre nagy teljesítményű számítástechnikai rendszerek, ezek lassúak, drágák és megbízhatatlanok maradtak a gravitációs hevedermanőverek fejlesztésében (1959). A számítástechnika legújabb fejlődése lehetővé tette számos csillagászati ​​test által létrehozott gravitációs mezők sajátosságainak felhasználási lehetőségeinek feltárását és olcsóbb pályák kiszámítását [7] [8] . Például kiszámították a különböző bolygók Lagrange-pontjaihoz közeli területek közötti lehetséges repülési útvonalakat , amelyeket az úgynevezett bolygóközi közlekedési hálózatba szerveztek . Az ilyen homályos, kaotikus pályák elméletileg sokkal kevesebb energiát és üzemanyagot fogyasztanak, mint a klasszikus repülések, de csak bizonyos bolygók között léteznek, bizonyos időpontokban, és nagyon jelentős időbefektetést igényelnek. Nem kínálnak jelentős fejlesztéseket a hajón szállított vagy felderítő küldetésekhez, de elméletileg érdekesek lehetnek az alacsony értékű áruk nagy volumenű szállításában, ha az emberiség valóban bolygóközi civilizációvá fejlődik. Általában egyes aszteroidák ilyen pályákat használnak.

Aerobraking

A légi fékezés a célbolygó légkörét használja fel az űrhajó sebességének csökkentésére. Ilyen lassítást először az Apollo programban alkalmaztak , amikor a visszatérő jármű nem állt Föld körüli pályára, hanem függőleges profilban s-alakú ereszkedési manővert hajtott végre (először meredek ereszkedés, majd szintezés, majd emelkedés és az azt követő visszatérés a leszálláshoz) a Föld légkörében, hogy a sebességet olyan szintre csökkentsék, amelynél az ejtőernyős rendszer aktiválható a biztonságos leszállás érdekében. A légi fékezéshez nincs szükség sűrű légkörre – például a Marsra küldött leszállóegységek többsége ezt a technikát alkalmazza, annak ellenére, hogy a marsi légkör nagyon ritka, a felszíni nyomás a földi nyomás 1/110-e.

Az űrhajó aerodinamikus fékezése a mozgási energiát hővé alakítja, ezért gyakran összetett hőpajzsokra van szükség, hogy megvédjék az űreszközt a túlmelegedéstől. Ennek eredményeként az aerodinamikus fékezés csak abban az esetben indokolt, ha a hőpajzs rendeltetési helyére történő szállításához szükséges többletüzemanyag mennyisége kisebb, mint a motorok segítségével fékező impulzus létrehozásához szükséges üzemanyag mennyisége. Egyes tudósok úgy vélik, hogy ez a probléma megoldható, ha a célállomás közelében rendelkezésre álló anyagokból képernyőket készítenek [9] , miközben elfelejtik az ilyen anyagok gyűjtésének problémáit.

A motortechnológia fejlesztése

Számos technológiát javasoltak azzal a céllal, hogy üzemanyagot takarítsanak meg, és a Hohmann-járatokhoz képest felgyorsítsák az utazást . A legtöbb javaslat még elméleti jellegű, de az ionhajtóművet sikeresen tesztelték a Deep Space 1 küldetésen . Ezek a fejlett technológiák a következőkre oszthatók:

A repülések felgyorsítása mellett az ilyen fejlesztések növelik a "biztonsági sávot", mivel csökkentik a lehető legkönnyebb űrjárművek gyártásának szükségességét.

Fejlett rakétakoncepció

Minden rakétakoncepciót így vagy úgy korlátoz a rakétaegyenlet , amely meghatározza a rendelkezésre álló jellemző sebességet (a hajó sebességének legnagyobb változását) a fajlagos impulzus (effektív hajtóanyag-kiáramlási sebesség), a hajó kezdeti tömege ( M 0 , beleértve az üzemanyagot is ) függvényében. tömeg) és végső tömeg ( M 1 , a hajó tömege üzemanyag nélkül). Ennek a Ciolkovszkij által levezetett képletnek az a fő következménye, hogy a repülési sebességek, amelyek több mint többszörösek, mint a rakétahajtómű munkafolyadékának lejárati sebessége (a hajóhoz viszonyítva), a gyakorlatban gyorsan elérhetetlenné válnak.

Nukleáris-termikus és szoláris rakéták

A nukleáris rakétamotorokban vagy a napenergiával működő rakétákban a munkafolyadék általában hidrogén , amelyet magas hőmérsékletre melegítenek, és egy rakétafúvókán keresztül engedik ki, hogy tolóerőt hozzon létre . A hagyományos rakétahajtóművek kémiai energiaforrását - az üzemanyag égési reakcióját egy oxidálószerben - hőenergia helyettesíti . A hidrogén alacsony molekulatömegének és ezért nagy termikus sebességének köszönhetően ezek a motorok legalább kétszer olyan hatékonyak az üzemanyag felhasználásában, mint a vegyi hajtóművek, még ha figyelembe vesszük az atomreaktor tömegét is.

Az Egyesült Államok Atomenergia Bizottsága és a NASA 1959-1968-ban a nukleáris hőmotorok több változatát tesztelte. A NASA ezeket a hajtóműveket a Saturn V rakéták felső fokozatainak helyettesítésére fejlesztette ki , de a tesztek megbízhatósági problémákat mutattak ki, amelyeket főként a vibráció és a túlmelegedés okoz nagy tolóerő mellett. Politikai és környezetvédelmi megfontolások bonyolították az ilyen hajtóművek használatát a belátható jövőben, mivel a nukleáris hőmotorok hasznosak a földfelszín közelében, de a meghibásodás következményei katasztrofálisak lehetnek. A hasadási alapú tolómotorok kisebb hajtóanyagsebességet produkálnak, mint az alábbiakban ismertetett elektromos és plazma tolómotorok, és csak olyan alkalmazásokhoz alkalmasak, ahol nagy tolóerő/tömeg arány szükséges, mint például felszállás vagy bolygókifutás.

Elektromos motorok

Az elektromos meghajtó rendszerek külső áramforrásokat használnak, például atomreaktort vagy napelemeket az elektromos áram előállításához . Ezután az energiát a kémiailag inert hajtóanyag felgyorsítására használják fel olyan sebességgel, amely jóval meghaladja a hagyományos vegyi rakétamotorok kipufogógázának sebességét. Az ilyen tolómotorok viszonylag kis tolóerőt adnak, ezért nem alkalmasak gyors manőverezésre vagy a bolygó felszínéről való kilövésre. De annyira gazdaságosak a reaktív tömeg (a munkafolyadék) felhasználásában, hogy több napig vagy hetekig folyamatosan működnek, míg a vegyi motorok olyan gyorsan használnak üzemanyagot és oxidálószert, hogy néhány tíz másodperctől percek. Még a modern ionhajtással végzett Holdra tett utazás is elég hosszú lehet ahhoz, hogy bebizonyítsa előnyüket a kémiai meghajtással szemben (az Apollo -küldetések 3 napig tartottak a Földről a Holdra és vissza).

A NASA Deep Space 1 bolygóközi állomása sikeresen tesztelt egy prototípus ionhajtóművet , amely összesen 678 napig működött, és lehetővé tette, hogy a szonda utolérje a Borrelly üstököst, ami vegyi tológépekkel nem lett volna lehetséges. A Dawn volt az első NASA űrszonda, amely ionhajtóművet használt főhajtóműként, és a Ceres 1 és Vesta 4 nagy főöv- aszteroidák tanulmányozására használták . A 2010-es években a Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) pilóta nélküli Jupiter küldetésére egy nukleáris meghajtású ionhajtóművet terveztek . A NASA változó prioritásai miatt az emberi űrrepüléssel kapcsolatban a projekt 2005-ben elvesztette a finanszírozást. Jelenleg egy hasonló küldetésről vitatkoznak a NASA/ESA közös projektje, amely az óriásbolygók – az Európa és a Ganymede – holdjait vizsgálja .

A nukleáris reakciók energiáját használó rakéták

Az elektrosugárhajtóművek hasznosak a bolygóközi utazás során, azonban napenergiát használtak , ami korlátozza a Naptól távoli működésüket, valamint korlátozza maximális gyorsulásukat az energiaforrás tömege és törékenysége miatt. A hosszú ideig alacsony tolóerővel üzemelő nukleáris-elektromos vagy plazmamotorok, amelyek nukleáris reaktorokból származó villamos energiával működnek (a nehéz atommagok hasadási láncreakciója alapján működnek), elméletileg lényegesen nagyobb sebességet érhetnek el, mint a vegyi üzemanyaggal működő járművek.

A termonukleáris reakciók energiáját használó rakéták

Az elméleti termonukleáris rakétahajtóműveknek termonukleáris reakciók energiáját kell felhasználniuk (deutérium, trícium, hélium-3 könnyű atommagok fúziója). A maghasadásos reaktorokhoz képest a magfúzió az eredeti fűtőanyag tömegének mintegy 1%-ának energiaformává alakulását eredményezi, ami energetikailag kedvezőbb, mint a maghasadási reakciók során energiává alakuló tömeg 0,1% -a. A nukleáris és a fúziós motorok azonban elvileg jóval nagyobb sebességet tudnak elérni a naprendszer feltárásához szükségesnél, a fúziós áramfejlesztők még a Földön sem érték el a gyakorlatilag használható energiafelszabadulási szintet.

Az egyik fúziós meghajtáson alapuló projekt a Daedalus projekt volt . Egy másik rendszert fejlesztettek ki a Solar Discovery II emberes kutatási projekt részeként [10] , amely a deutérium-trícium-3 reakción alapul, és hidrogént használ munkaközegként (a sablon csapata : NASA Glenn Research Center ). A projekt több mint 300 km/s karakterisztikus sebesség elérését tervezte ~1,7• 10-3 g gyorsulással, ~ 1700 tonna kezdeti hajótömeggel és 10%-ot meghaladó rakományhányaddal .

Napvitorlák

A szoláris (fotonikus) vitorlák egy speciális vitorláról visszaverődő fényrészecskék lendületét használják fel. A fény sugárzási nyomásának a felszínre gyakorolt ​​hatása viszonylag kicsi, és a Naptól való távolság négyzetének törvénye szerint csökken, de sok klasszikus hajtóművel ellentétben a napvitorlák nem igényelnek üzemanyagot. A tolóerő kicsi, de mindaddig elérhető, amíg a Nap továbbra is süt, és a vitorla be van vetve [11] .

Bár a fotonvitorlákról számos tudományos cikk foglalkozik a csillagközi utazással , kevés javaslat született a naprendszeren belüli felhasználásukra.

Az emberes bolygóközi utazás követelményei

Életsegítő

A bolygóközi űrhajó életfenntartó rendszerének képesnek kell lennie arra, hogy az utasokat hosszú hétig, hónapig vagy akár több évig is életben tartsa. Stabil, lélegző, legalább 35 kPa (5 psi) nyomású atmoszférára van szükség, amely mindig elegendő oxigént, nitrogént tartalmaz, és a szén-dioxid, a véggázok, a vízgőz és a szennyeződések szintje ellenőrzött.

2015 októberében a NASA főfelügyelői hivatala jelentést tett közzé az emberi űrrepüléssel kapcsolatos egészségügyi veszélyekről , beleértve egy emberes Mars -küldetést is [12] [13] .

Sugárzás

Miután a jármű elhagyta a Föld pályáját és a Föld védő magnetoszféráját, átrepül a Van Allen sugárzónán , egy magas sugárzási szinttel rendelkező területen . Ezt egy hosszú repülés követi a bolygóközi közegben, ahol magas az egészségre veszélyt jelentő , nagy energiájú kozmikus sugárzás , szupernóva-robbanások, pulzárok, kvazárok és más kozmikus források által generált galaktikus sugárzás. Ez növelheti az emberi élet veszélyét és megnehezítheti a szaporodást több éves repülés után. Még a viszonylag alacsony dózisú sugárzás is visszafordíthatatlan változásokat okozhat az emberi agysejtekben [14] [15] .

Az Orosz Tudományos Akadémia tudósai egy lehetséges emberes marsi küldetés előkészítése során keresik a módszereket a sugárzás által kiváltott rák kockázatának csökkentésére. Az egyik lehetőségként egy életfenntartó rendszert fontolgatnak, amelyben a legénység ivóvizében deutérium (a hidrogén stabil izotópja ) van kimerítve. Az előzetes tanulmányok kimutatták, hogy a deutériumtól mentesített víznek számos rákellenes hatása lehet, és némileg csökkenti a rák lehetséges kockázatát, amelyet a marsi legénység magas sugárterhelése okoz [16] [17] .

A rosszul megjósolt koronális tömeg kilökődése a Napból nagyon veszélyes a szórólapozókra, mivel rövid időn belül magas, halálos szinthez közeli sugárzást hoznak létre. Gyengítésük a legénységet védő masszív pajzsok használatát teszi szükségessé [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24]

A Föld légköre a kozmikus sugárzással szembeni védő tulajdonságait tekintve egy 10 méter vastag vízrétegnek felel meg [25] . Ezért egy ilyen védőernyő elhelyezése egy bolygóközi űrhajóra nagyon nehézzé teszi.

A [26] szerint a földi nukleáris létesítmények személyzetére vonatkozó sugárbiztonsági követelményeket kielégítő, 2-3 éves repülési időtartamú bolygóközi űrhajó sugárvédelmi tömege több ezer tonna legyen. Ezért az űrhajósok védelmére (földközeli pályákon) mérnöki, műszaki és orvosi módszerek komplexét alkalmazzák - csökkentik az állomások repülési magasságát (bár ez jelentős üzemanyag-fogyasztás-növekedést igényel a felső légkör fékezése miatt) ; eszközöket, vízkészleteket, élelmiszert, üzemanyagot stb. használjon képernyőként stb.

Megbízhatóság

Az űrszonda repülés közbeni bármilyen nagyobb meghibásodása valószínűleg végzetes lesz a személyzet számára. Még a kisebb meghibásodások is veszélyes következményekkel járhatnak, ha nem javítják ki gyorsan, ami a világűrben nehézkes lehet. Az Apollo 13 küldetés legénysége túlélte a hibás oxigéntartály okozta robbanást (1970); azonban a Szojuz 11 (1971), a Space Shuttle Challenger (1986) és a Columbia (2003) legénysége űrszondája meghibásodása miatt meghalt.

Indítóablak

A pályamechanika és az asztrodinamika sajátosságaiból adódóan a gazdaságos űrrepülés más bolygókra gyakorlatilag csak bizonyos időintervallumokban valósítható meg , egyes bolygók és pályák esetében ezek az intervallumok rövidek és csak néhány évente egyszer jelennek meg. Az ilyen „ablakon” kívül a bolygók energia okokból elérhetetlenek maradnak az emberiség számára (sokkal kevésbé gazdaságos pályákra, nagy mennyiségű üzemanyagra és erősebb motorokra lesz szükség). Emiatt korlátozható mind a repülések gyakorisága, mind a mentőakciók indításának lehetősége.

Lásd még

Linkek

Irodalom

  • Magház, 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 .

Jegyzetek

  1. ↑ Bolygóközi repülés: bevezetés az asztronautikába.
  2. ↑ „A NASA űrhajó történelmi utazásra indul a csillagközi térbe” Archiválva : 2019. október 20. a Wayback Machine -nél .
  3. ↑ Crawford, I. A. (1998).
  4. ↑ Valentine, L (2002).
  5. ↑ Curtis, Howard (2005).
  6. ↑ "Rakéták és űrszállítás" .
  7. ↑ "Gravity's Rim" archiválva : 2012. szeptember 26. a Wayback Machine -nél . discovermagazine.com.
  8. ↑ Belbruno, E. (2004).
  9. ↑ Archivált másolat . Letöltve: 2016. szeptember 28. Az eredetiből archiválva : 2016. június 2.
  10. ↑ PDF CR Williams et al., „Realizing "2001: A Space Odyssey": Piloted Spherical Torus Nuclear Fusion Propulsion, 2001, 52 oldal, NASA Glenn Research Center
  11. ↑ "A NASA napvitorlákkal kapcsolatos cikkeinek absztraktjai" Archiválva : 2008. március 11. .
  12. ↑ Dunn, Marcia (2015. október 29.).
  13. ↑ Személyzet (2015. október 29.).
  14. ↑ Charles Limoli . Mi akadályozza a mélyűr felfedezését // A tudomány világában . - 2017. - 4. sz. - S. 80-87. — URL: https://sciam.ru/articles/details/chto-meshaet-osvoeniyu-dalnego-kosmosa A Wayback Machine 2017. április 24-i archív példánya (fizetett) : "Túl korai azt állítani, hogy a sugárzás visszafordíthatatlan következmények"  
  15. ↑ "Mi történik az agyaddal a Mars felé vezető úton" Archiválva : 2017. augusztus 29. a Wayback Machine / Science Advances oldalán. 2015. május 1.: évf. 1, sz. 4, e1400256 DOI: 10.1126/sciadv.1400256
  16. ↑ Siniak IuE, Turusov VS; Grigorev, AI; et al. (2003).
  17. ↑ Sinyak, Y; Grigorjev, A; Gaydadimov, V; Gurieva, T; Levinsky, M; Pokrovskii, B (2003).
  18. ↑ popularmechanics.com Archiválva : 2007. augusztus 14.
  19. ↑ "Árnyékolás a napelemes eseményekkel szemben a mélyűrben" Archiválva : 2008. március 10., a Wayback Machine -nél .
  20. ↑ nature.com/embor/journal . Letöltve: 2016. szeptember 28. Az eredetiből archiválva : 2010. augusztus 21..
  21. ↑ islandone.org/Settlements . Letöltve: 2016. szeptember 28. Az eredetiből archiválva : 2016. április 5..
  22. ↑ iss.jaxa.jp/iss/kibo . Letöltve: 2016. szeptember 28. Az eredetiből archiválva : 2016. december 18..
  23. ↑ yarchive.net/space/spacecraft . Letöltve: 2016. szeptember 28. Az eredetiből archiválva : 2016. március 8..
  24. ↑ uplink.space.com Archiválva : 2004. március 28.
  25. ↑ Oleg Makarov. Halálos sugarak a // Popular Mechanics ellenére . - 2017. - 9. sz . - S. 50-54 .
  26. ↑ Beszpalov Valerij Ivanovics. Előadások a sugárvédelemről: tankönyv: [ rus. ] . - 4. kiadás, bővítve. - Tomszk  : Tomszki Politechnikai Egyetem kiadója, 2012. - 21.2 A sugárvédelem jellemzői az űrben. - S. 393. - 508 p. - 100 példány.  - ISBN 978-5-4387-0116-3 .
  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban
 Űrgyarmatosítás

A Naprendszer gyarmatosítása		 Űrgyarmatosítás
Terraformálás
Gyarmatosítás
a Naprendszeren kívül
Űrtelepülések
Erőforrások és energia