Depois de 50 anos, a humanidade planeja retornar à lua, e um pouco mais tarde prevê um vôo para Marte. No entanto, é improvável que as pessoas em um futuro próximo estejam destinadas a se afastar significativamente da órbita da Terra: muitos fatores interferem nisso.
O espaço não é apenas a última, mas também a mais perigosa fronteira. Este é o ambiente mais extremo possível, mas é por meio dele que se encontra o caminho para novos mundos. Para chegar até eles, a pessoa terá que inventar novos motores, aprender a suportar a radiação, não morrer de um arranhão acidental e não enlouquecer. É possível?
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Ao viajar para exoplanetas (corpos espaciais fora do sistema solar), o principal problema para os pesquisadores modernos - vivos e autômatos - não serão as condições inexploradas dos objetos de estudo, mas o próprio tempo necessário para tal empreendimento. A NASA destacou os principais problemas que surgirão devido ao fato de que, com o melhor desenvolvimento dos meios técnicos, a jornada levará anos.
Hoje em dia, os principais motores são baseados em processos químicos: combustível e oxidante são queimados para formar gás quente. Devido ao aquecimento, os gases de exaustão fluem em alta velocidade do bico do foguete, empurrando o foguete na direção oposta. Infelizmente, esses motores deixam pouco espaço de manobra para uma pessoa, uma vez que a taxa de fluxo do gás é limitada pela temperatura de combustão. Mesmo teoricamente, uma viagem às estrelas em motores com propulsão química não é realista com o nível atual de tecnologia. Assim, a espaçonave, a mais distante da Terra, a Voyager-1, lançada em 1977, percorreu mais de 21 bilhões de km em 40 anos. Esta é, sem exagero, uma cifra astronômica, mas mesmo neste estado de coisas, a Voyager-1 alcançará a estrela AC +79 3888 (17 anos-luz do Sol), para a qual voa a uma velocidade de cerca de 62.000 km / h, somente após 40.000 anos.
As sondas espaciais modernas são capazes de desenvolver velocidades ainda mais altas. Por exemplo, o satélite artificial de Júpiter, Juno, é capaz de atingir cerca de 250.000 km / h, enquanto a recém-lançada Parker Solar Probe irá acelerar para 692.000 km / h. Mas nesses projetos, a alta velocidade é alcançada, entre outras coisas, devido às manobras gravitacionais: a sonda passa perto do planeta e a carrega "com ela", acelerando-a até sua velocidade orbital. Isso é conveniente em nosso sistema, mas não o suficiente para uma viagem rápida às estrelas: não haverá objetos para manobra gravitacional fora do sistema solar. Além disso, quanto mais longe um planeta está de uma estrela, mais devagar ele se move.
Uma possível solução para o problema é uma unidade de íons. O princípio de seu funcionamento é baseado na criação de impulso de jato baseado em gás ionizado: elétrons são arrancados das moléculas e os íons carregados resultantes são acelerados em um campo elétrico. Assim, é possível obter maiores vazões da substância dos bicos, além disso, essa abordagem é mais eficiente em termos energéticos (menos combustível é gasto na aceleração). Como resultado, os motores iônicos teoricamente possibilitam atingir velocidades sem precedentes: de acordo com os pesquisadores, Marte pode ser alcançado em apenas 39 dias em vez de sete meses, que no total serão gastos a caminho do Planeta Vermelho pelo módulo InSight, que deve pousar em Marte em novembro próximo. Infelizmente, os propulsores de íons existentes são muito fracos e só podem ser usados para correção de órbita.
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Na Rússia, a estatal "Rosatom" está envolvida no projeto de um motor nuclear para cosmonáutica, detalhes não foram divulgados
Uma abordagem mais radical, pelo menos para a colonização do sistema solar, pode ser os motores de foguetes nucleares. A fonte nuclear é aquecida pela decomposição da substância radioativa, aquecendo o fluido de trabalho, que pode escoar a uma taxa muito maior do que a resultante da combustão do combustível e do oxidante em um motor químico. Eles tentaram aplicar essa abordagem no início da era espacial, durante a Guerra Fria. No entanto, até agora, seu uso é limitado por dois fatores. É indesejável colocar em órbita uma grande quantidade de substâncias radioativas: como mostra a prática, às vezes pode cair para trás. Além disso, esse tipo de motor requer resfriamento sério e, no espaço, o calor pode ser emitido apenas por radiação, que transporta a energia de forma relativamente lenta, o que limita a potência dos motores nucleares. Motores nucleares fracos são mais fáceis de substituir por motores iônicos menos perigosos para a Terra ou motores a jato mais familiares movidos a combustível químico.
Usando materiais e tecnologias modernas, diferentes países estão agora tentando desenvolver modelos mais poderosos de motores nucleares e iônicos. Potencialmente, eles permitirão por vários meses para chegar a Saturno (para a missão Cassini, esse caminho levou sete anos). Hoje, os motores nucleares estão sendo desenvolvidos, por exemplo, nos Estados Unidos: em 2017, a NASA e a BWXT Nuclear Energy assinaram um contrato para desenvolver o motor. Na Rússia, a estatal Rosatom está envolvida no projeto de um motor nuclear para cosmonáutica, detalhes não foram divulgados.
Ambiente perigoso
Mesmo na presença de motores que permitem chegar a planetas distantes ou até estrelas em questão de meses ou anos, a questão da segurança da tripulação de tal navio permanece em aberto. E a principal ameaça não serão alienígenas ou asteróides, mas radiação. A radiação ionizante pode danificar o DNA, causar problemas no funcionamento de quase todos os sistemas do corpo e anular qualquer, até mesmo o mais pensativo empreendimento espacial com a participação de uma pessoa.
Se falamos da opção mais acessível hoje (vôo para Marte), então é a radiação que está se tornando um dos principais problemas que os astronautas enfrentarão. Se na Terra uma pessoa está protegida pela atmosfera e pelo campo magnético do planeta, então já na ISS os cosmonautas estão expostos a uma radiação dez vezes mais forte. O vôo para o Planeta Vermelho com o nível atual de desenvolvimento de tecnologia levará cerca de 7 meses. A isso deve ser adicionado o tempo passado em Marte, que não possui um campo magnético protetor e uma densa atmosfera terrestre, e também o caminho de volta deve ser levado em consideração. Resumindo todos os riscos, apenas uma ameaça de radiação pode tornar mortal uma passagem do Sol para o quarto planeta. Portanto, por exemplo,O Orion sendo desenvolvido pela Lockheed Martin será equipado com um abrigo especial protegido em caso de atividade solar excessiva e grande liberação de partículas radioativas. Observe que uma solução semelhante é usada atualmente na ISS.
Desde os tempos antigos, a atividade vulcânica na Lua e em Marte pode ter deixado muitos quilômetros de túneis de até 1 km de largura.
Se estamos falando de expansão planetária, então, para isso, os cientistas propõem o uso de escudos magnéticos ou de terraformação no futuro. Há uma opção de orçamento: pesquisadores italianos propuseram um conceito para o assentamento dos chamados tubos de lava - canais na espessura do planeta, formados durante o resfriamento desigual da lava. A radiação do espaço sideral neles será mínima, pois será enfraquecida pelas camadas superiores de Marte. Neste caso, as tempestades e outras ameaças em planetas com uma atmosfera também não têm medo.
Presume-se que desde os tempos antigos de atividade vulcânica na Lua e em Marte, muitos quilômetros de túneis de até 1 km de largura poderiam permanecer, em cuja escuridão a história da colonização dos corpos celestes pelo homem poderia muito bem começar.
Além da radiação, uma pessoa ainda tem que resolver muitos problemas: garantir um suprimento ininterrupto e confiável de oxigênio, resolver o problema com a nutrição, aprender a conviver com as mesmas pessoas por muito tempo, etc. Nem é preciso dizer isso durante uma missão condicional mesmo para os planetas mais próximos, os astronautas terão que resolver problemas médicos por conta própria, por exemplo, remover a apendicite? No momento, todos que vão para o espaço passam por vários testes, mas é simplesmente impossível fazer seguro contra tudo. Como os pesquisadores apontaram, uma equipe de seis homens durante uma viagem de 900 dias a Marte enfrentará quase inevitavelmente pelo menos um caso em que um dos membros da tripulação precisa de ajuda urgente. Alguma esperança é dada pelo experimento russo-europeu "Mars-500"durante o qual a tripulação de seis pessoas em uma sala fechada na Terra viveu com sucesso "em vôo" por 520 dias, lidando com problemas psicológicos e médicos.
Caro espaço
O financiamento é a espinha dorsal dos projetos espaciais, e a grande maioria dos projetos espaciais não realizados fracassou neste estágio. Mesmo projetos totalmente automatizados como o rover Curiosity valem bilhões de dólares. O vôo de um homem para Marte é estimado às vezes mais caro.
Mesmo projetos em que não há necessidade de pensar em sistemas de suporte de vida para as pessoas, muitas vezes enfrentam problemas de financiamento devido ao alto custo da tecnologia. Por exemplo, o custo do Telescópio Orbital James Webb já ultrapassou US $ 9 bilhões e foi planejado para lançá-lo no espaço há 10 anos. Se falarmos sobre o custo das missões tripuladas, o exemplo mais marcante foi o projeto da Estação Espacial Internacional. É estimado em US $ 150 bilhões e é uma das estruturas de engenharia mais caras do mundo.
Além disso, o financiamento de um projeto por si só não garante o seu sucesso. Tais projetos requerem uma base científica bem desenvolvida, bem como instalações de produção e infraestrutura capazes de suportar a estação. Só os EUA gastam US $ 3 bilhões com isso anualmente.
De acordo com os cálculos da NASA, o custo de desenvolvimento, preparação e execução de uma missão a Marte durante 30 anos pode ultrapassar US $ 450 bilhões. De acordo com algumas estimativas, o custo total do projeto será de US $ 1,5 trilhão! Uma quantia fantástica no contexto do orçamento da Agência Aeroespacial Americana, que gira em torno de US $ 20 bilhões anuais. Mesmo todo o volume do mercado moderno de serviços e tecnologias espaciais chega a US $ 350 bilhões. Portanto, o custo de uma expedição não é menos problemático do que a radiação espacial.
