Колонизация космоса
В ответ на это.
Тема колонизации космоса безусловно обширна, так что здесь изложу только самые основные тезисы, как я их вижу.
На данный момент самым дорогостоящим этапом является безусловно вывод на околоземную орбиту. Альтернативой химическим двигателям в этом вопросе может быть только ГФЯРД, если удастся добиться отсутствия загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Ионные, электрические и остальные ядерные реактивные двигатели обладают слишком низкой тягой для этой задачи; двигатель на атомарном водороде или космический лифт пока относятся к разделу научной фантастики (первый упирается в неумение хранить атомарный водород, второй в отсутствие достаточно прочных материалов).
После же выхода на околоземную орбиту можно с успехом использовать ядерные, электрические или ионные двигатели. Так что на данный момент видна следующая схема: химические ракеты выводят на орбиту части корабля на ядерном двигателе, которые монтируются уже на орбите. Корабль может быть многоразовый, садиться на Землю ему необязательно.
Первая планета для колонизации - безусловно Луна, по нескольким причинам - до неё гораздо легче добраться, чем до любого другого небесного тела и гравитация на ней очень невелика, что дает возможность после её освоения, хотя бы частичного, тратить гораздо меньше ресурсов на освоение космоса. Кроме того, на Луне есть большие количества гелия-3, хотя вопрос его добычи на Луне остается главным камнем преткновения в силу необходимости перерабатывать большие объёмы грунта.
Следующий объект для колонизации - астероиды. Не Марс, т.к. до околоземных астероидов и добраться легче, чем до Марса (радиус орбиты околоземных астероидов < 1,3 а.е.; радиус орбиты Марса 1,5 а.е., а нижняя граница пояса астероидов начинается совсем недалеко за Марсом, 2,2 а.е.), и увезти оттуда что-либо гораздо проще, чем с Марса в силу низкой гравитации на них. Расходы на доставку с астероида будут примерно равны расходам на изменение орбиты для встречи с Землей, избыток скорости может с успехом погасить атмосфера.
Что будет колонизироваться дальше предсказывать не берусь, хотя Марс так и просится в качестве кандидата, т.к. многое зависит от того, что ещё только станет известно в процессе освоения космоса, т.к. безусловно, во время колонизации Луны и астероидов также будет вестись интенсивная разведка остальных небесных тел, которая будет становиться всё менее дорогой по мере этой самой колонизации.
Я также думаю, что перед тем, как человек сможет жить долгое время на других небесных телах туда полетят роботы, которые построят базу на которой сможет жить человек. Современная робототехника способна создавать роботов которые могут сами ориентироваться в окружающем пространстве и выполнять заранее заданные программы манипуляции объектами используя алгоритмы машинного зрения (в подтверждение сошлюсь на ролики про PR1 и PR2 на youtube, например, вот этот: http://www.youtube.com/watch?v=c3Cq0sy4TBs), при этом затраты энергии на поддержание их жизнедеятельности можно легко сделать ниже чем для человека, а их приспособленность к космическим условиям гораздо выше. Можно также наверно сделать очень легких или маленьких роботов, и т.д., т.е. тут гораздо больше свободы в выборе конструкции.
Если бы целью была только добыча ресурсов, то роботами можно было бы и ограничиться, но есть и другие вопросы связанные с долговременным проживанием человека в космосе:
Заодно расскажу основные вещи про механику путешествий, т.к. они достаточно интересны и могут оказаться полезны для понимания космических вопросов.
Тема колонизации космоса безусловно обширна, так что здесь изложу только самые основные тезисы, как я их вижу.
На данный момент самым дорогостоящим этапом является безусловно вывод на околоземную орбиту. Альтернативой химическим двигателям в этом вопросе может быть только ГФЯРД, если удастся добиться отсутствия загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Ионные, электрические и остальные ядерные реактивные двигатели обладают слишком низкой тягой для этой задачи; двигатель на атомарном водороде или космический лифт пока относятся к разделу научной фантастики (первый упирается в неумение хранить атомарный водород, второй в отсутствие достаточно прочных материалов).
После же выхода на околоземную орбиту можно с успехом использовать ядерные, электрические или ионные двигатели. Так что на данный момент видна следующая схема: химические ракеты выводят на орбиту части корабля на ядерном двигателе, которые монтируются уже на орбите. Корабль может быть многоразовый, садиться на Землю ему необязательно.
Первая планета для колонизации - безусловно Луна, по нескольким причинам - до неё гораздо легче добраться, чем до любого другого небесного тела и гравитация на ней очень невелика, что дает возможность после её освоения, хотя бы частичного, тратить гораздо меньше ресурсов на освоение космоса. Кроме того, на Луне есть большие количества гелия-3, хотя вопрос его добычи на Луне остается главным камнем преткновения в силу необходимости перерабатывать большие объёмы грунта.
Следующий объект для колонизации - астероиды. Не Марс, т.к. до околоземных астероидов и добраться легче, чем до Марса (радиус орбиты околоземных астероидов < 1,3 а.е.; радиус орбиты Марса 1,5 а.е., а нижняя граница пояса астероидов начинается совсем недалеко за Марсом, 2,2 а.е.), и увезти оттуда что-либо гораздо проще, чем с Марса в силу низкой гравитации на них. Расходы на доставку с астероида будут примерно равны расходам на изменение орбиты для встречи с Землей, избыток скорости может с успехом погасить атмосфера.
Что будет колонизироваться дальше предсказывать не берусь, хотя Марс так и просится в качестве кандидата, т.к. многое зависит от того, что ещё только станет известно в процессе освоения космоса, т.к. безусловно, во время колонизации Луны и астероидов также будет вестись интенсивная разведка остальных небесных тел, которая будет становиться всё менее дорогой по мере этой самой колонизации.
Я также думаю, что перед тем, как человек сможет жить долгое время на других небесных телах туда полетят роботы, которые построят базу на которой сможет жить человек. Современная робототехника способна создавать роботов которые могут сами ориентироваться в окружающем пространстве и выполнять заранее заданные программы манипуляции объектами используя алгоритмы машинного зрения (в подтверждение сошлюсь на ролики про PR1 и PR2 на youtube, например, вот этот: http://www.youtube.com/watch?v=c3Cq0sy4TBs), при этом затраты энергии на поддержание их жизнедеятельности можно легко сделать ниже чем для человека, а их приспособленность к космическим условиям гораздо выше. Можно также наверно сделать очень легких или маленьких роботов, и т.д., т.е. тут гораздо больше свободы в выборе конструкции.
Если бы целью была только добыча ресурсов, то роботами можно было бы и ограничиться, но есть и другие вопросы связанные с долговременным проживанием человека в космосе:
- Поселения людей в космосе дают возможность человеческому виду (а возможно и части флоры и фауны Земли) выжить в случае катаклизма на Земле, как-то: ядерная война, столкновение с астероидом, и т.п. Это долговременная цель, и, похоже, пройдет немало времени прежде чем человек сможет жить в космосе совершенно независимо от Земли, но это принципиальный вопрос.
- В космосе вряд ли в обозримом будущем встанет вопрос перенаселения, что снимет естественный предел роста численности человечества на Земле.
- Наука. Многие вещи гораздо легче исследовать на месте, чем дистанционно, и чем больше исследователей, тем выше шанс открыть важную вещь. Процесс познания автоматизируют, вероятно, ещё очень нескоро.
Заодно расскажу основные вещи про механику путешествий, т.к. они достаточно интересны и могут оказаться полезны для понимания космических вопросов.
- Чем выше орбита, тем больше период обращения, и ниже скорость. Это связано с тем, что сила притяжения Земли ослабевает при удалении от неё и требуется меньшая скорость, чтобы её скомпенсировать. Поэтому орбитальная скорость Луны всего около 1 км/с, среднее расстояние до Луны 384000 км.
- Если два объекта, скажем, МКС, и Союз летят по одной орбите, причем Союз летит за МКС, то, чтобы догнать МКС Союз должен не разгоняться, а слегка притормозить, его орбита станет ниже и его средняя скорость возрастет, т.к. уменьшится период обращения. Если же он прибавит скорость, то перейдет на более высокую орбиту, средняя скорость упадет и он отстанет от МКС. Они конечно всё равно встретятся, но ждать придется гораздо дольше :).
- Орбиты как правило не являются строго круговыми, хотя многие орбиты спутников достаточно близки к ним. Орбита в общем случае - это эллипс.
- Самая нижняя точка орбиты называется перигеем, самая высокая - апогеем.
- Если начать разгоняться в некой точке орбиты, то орбита начнет подниматься во всех местах кроме точки разгона, и сильнее всего с противоположной стороны.
- Если прибавить достаточно скорости, то эллипс превратится в гиперболу, и космическое тело навсегда покинет Землю (ну, если, конечно, опять не изменит скорость позже).
- Чтобы долететь с околоземной орбиты до Луны, достаточно разгоном поднять апогей орбиты до высоты Луны. Чтобы долететь с орбиты, совпадающей с орбитой Земли вокруг Солнца до, скажем, Марса, достаточно разгоном поднять апогей до Марса. Это наиболее экономичная, но и наиболее долгая траектория полета. Более быстрая траектория будет пересекаться с объектом назначения, при этом апогей (если скорость всё ещё орбитальная) будет выше или гораздо выше объекта назначения. Чтобы выйти на орбиту при подлете к планете не имеющей атмосферы (либо для случая, когда избыток скорости слишком велик, чтобы в этой самой атмосфере удержаться) избыток скорости придется гасить двигателем.
На практике же, при полете к Марсу выход из поля тяготения Земли и подъем апогея будет совмещен в одном разгоне, таком, чтобы при достаточном удалении от Земли вектор скорости был направлен так, как был бы направлен при тупом подъеме орбиты в отсутствие Земли (и, конечно, надо будет учесть и притяжение Луны).