Menneskeheten er klar til å bygge en månebase eller i jakten på lys og rom

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

På obelisken over graven til vår store landsmann K. E. Tsiolkovsky siterer sine ord i læreboken: "Menneskeheten vil ikke forbli for alltid på jorden, men i jakten på lys og rom trenger den først forsiktig utover atmosfæren, og erobrer deretter hele solrommet."

Gjennom hele livet drømte Tsiolkovsky om menneskehetens kosmiske fremtid og med et nysgjerrig blikk som en vitenskapsmann kikket inn i dens fantastiske horisonter. Han var ikke alene. Begynnelsen av det tjuende århundre var for mange oppdagelsen av universet, om enn synlig gjennom datidens vitenskapelige vrangforestillinger og forfatternes fantasi. Italieneren Schiaparelli åpnet «kanalene» på Mars – og menneskeheten ble overbevist om at det finnes en sivilisasjon på Mars. Burroughs og A. Tolstoy bebodde denne imaginære Mars med folkelignende innbyggere, og etter dem fulgte hundrevis av science fiction-forfattere deres eksempel.

Jordboere er rett og slett vant til ideen om at det er liv på Mars, og at dette livet er intelligent. Derfor ble Tsiolkovskys oppfordring om å fly ut i verdensrommet møtt om ikke umiddelbart med entusiasme, men i alle fall med godkjenning. Bare 50 år har gått siden Tsiolkovskys første taler, og i landet han dedikerte og overførte alle verkene sine til, ble den første satellitten skutt opp og den første kosmonauten fløy ut i verdensrommet.

Det ser ut til at alt vil gå videre i henhold til planene til den store drømmeren. Tsiolkovskys ideer viste seg å være så lyse at den mest kjente av hans tilhengere - Sergei Pavlovich Korolev - bygde alle planene sine for utviklingen av kosmonautikk slik at en menneskelig fot i det tjuende århundre skulle sette sin fot på Mars. Livet har gjort sine egne korreksjoner. Nå er vi ikke veldig sikre på at en bemannet ekspedisjon til Mars vil finne sted i det minste til slutten av det 21. århundre.

Sannsynligvis er dette ikke bare et spørsmål om tekniske vanskeligheter og fatale omstendigheter. Eventuelle vanskeligheter kan overvinnes med det menneskelige sinnets visdom og nysgjerrighet, hvis en verdig oppgave stilles foran det. Men det er ingen slik oppgave! Det er et nedarvet ønske om å fly til Mars, men det er ingen klar forståelse - hvorfor? Hvis du ser dypere, er dette et spørsmål som står overfor all vår bemannede astronautikk.

Tsiolkovsky så i verdensrommet uutnyttede åpne rom for menneskeheten, som begynner å bli trangt på deres hjemplanet. Disse viddene må selvfølgelig mestres, men først må du studere egenskapene deres dypt. Et halvt århundres erfaring med romutforskning viser at veldig, veldig mye kan utforskes av automatiske enheter uten å risikere universets høyeste verdi - menneskeliv. For et halvt århundre siden var denne ideen fortsatt et tema for kontroverser og diskusjoner, men nå, når kraften til datamaskiner og mulighetene til roboter nærmer seg menneskelige grenser, er denne tvilen ikke lenger et sted. I løpet av de siste førti årene har robotkjøretøyer med suksess utforsket Månen, Venus, Mars, Jupiter, Saturn, planetariske satellitter, asteroider og kometer, og de amerikanske Voyagers og Pioneers har allerede nådd grensene til solsystemet. Selv om planene til romorganisasjoner noen ganger inkluderer rapporter om forberedelse av bemannede oppdrag i det dype rommet, har det så langt ikke blitt uttalt et eneste vitenskapelig problem i dem, for løsningen som kosmonautenes arbeid er helt nødvendig. Så studiet av solsystemet kan fortsette automatisk i lang tid.

La oss tross alt komme tilbake til problemet med romutforskning. Når vil vår kunnskap om egenskapene til kosmiske rom tillate oss å begynne å bebo dem, og når vil vi selv kunne svare på spørsmålet – hvorfor?

La oss foreløpig forlate spørsmålet om det faktum at det er mye energi i verdensrommet, som menneskeheten trenger, og mange mineralressurser, som i verdensrommet, kanskje, vil bli oppnådd billigere enn på jorden. Begge er fortsatt på planeten vår, og de er ikke verdens største verdi. Det viktigste i verdensrommet er hva det er ekstremt vanskelig for oss å gi på jorden - stabiliteten i levekårene, og til slutt stabiliteten i utviklingen av menneskelig sivilisasjon.

Livet på jorden er konstant utsatt for risikoen for naturkatastrofer. Tørke, flom, orkaner, jordskjelv, tsunamier og andre problemer forårsaker ikke bare direkte skade på økonomien vår og befolkningens velvære, men krever energi og kostnader for å gjenopprette det tapte. I verdensrommet håper vi å bli kvitt disse kjente truslene. Hvis vi finner slike andre land der naturkatastrofer forlater oss, vil dette være det "lovede landet" som vil bli et verdig nytt hjem for menneskeheten. Logikken i utviklingen av den jordiske sivilisasjonen fører uunngåelig til ideen om at i fremtiden, og kanskje ikke så fjernt, vil en person bli tvunget til å se utenfor planeten Jorden etter et habitat som kan romme det meste av befolkningen og sikre fortsettelsen av hans livet under stabile og komfortable forhold.

Dette er hva K. E. Tsiolkovsky, da han sa at menneskeheten ikke vil forbli for alltid i vuggen. Hans nysgjerrige tanke trakk oss attraktive bilder av livet i "eteriske bosetninger", det vil si i store romstasjoner med kunstig klima. De første skritt i denne retningen er allerede tatt: På permanent bebodde romstasjoner har vi lært å opprettholde nesten kjente levekår. Det er sant at vektløshet forblir en ubehagelig faktor i disse romstasjonene, en uvanlig og destruktiv tilstand for jordiske organismer.

Tsiolkovsky gjettet at vektløshet kan være uønsket, og foreslo å skape kunstig gravitasjon i eteriske bosetninger ved aksial rotasjon av stasjonene. I mange prosjekter av "rombyer" ble denne ideen tatt opp. Hvis du ser på illustrasjonene for rombosettingstemaet på Internett, vil du se en rekke tori- og eikerhjul, glassert på alle sider som jordiske drivhus.

Man kan forstå Tsiolkovsky, på det tidspunktet kosmisk stråling rett og slett var ukjent, som foreslo å lage romdrivhus åpne for sollys. På jorden er vi beskyttet mot stråling av det kraftige magnetfeltet til hjemmeplaneten vår og en ganske tett atmosfære. Magnetfeltet er praktisk talt ugjennomtrengelig for ladede partikler som kastes ut av solen - det kaster dem bort fra jorden, slik at bare en liten mengde kan nå atmosfæren nær de magnetiske polene og skape fargerike nordlys.

Dagens bebodde romstasjoner er plassert i baner som ligger inne i strålingsbelter (faktisk magnetiske feller), og dette gjør at astronauter kan oppholde seg på stasjonen i årevis uten å motta farlige doser med stråling.

Der jordens magnetfelt ikke lenger beskytter mot stråling, bør strålevernet være mye mer alvorlig. Hovedhindringen for stråling er ethvert stoff som det absorberes i. Hvis vi antar at absorpsjonen av kosmisk stråling i jordens atmosfære reduserer nivået til sikre verdier, er det i åpent rom nødvendig å omslutte bebodde lokaler med et lag av stoff av samme masse, det vil si hver kvadratcentimeter av området av lokalene skal være dekket med en kilo materie. Hvis vi tar tettheten til dekkstoffet lik 2,5 g / cm3 (bergarter), bør den geometriske tykkelsen på beskyttelsen være minst 4 meter. Glass er også et silikatstoff, så for å beskytte drivhus i verdensrommet trenger du 4 meter tykt glass!

Dessverre er romstråling ikke den eneste grunnen til å forlate fristende prosjekter. Innendørs vil det være nødvendig å skape en kunstig atmosfære med vanlig lufttetthet, det vil si med et trykk på 1 kg / cm2. Når mellomrommene er små, tåler romfartøyets strukturelle styrke dette trykket. Men enorme bosetninger med en diameter på titalls meter bebodde lokaler, som er i stand til å motstå slikt press, vil være teknisk vanskelig, om ikke umulig, å bygge. Opprettelsen av kunstig gravitasjon ved rotasjon vil også øke belastningen på stasjonsstrukturen betydelig.

I tillegg vil bevegelsen til enhver kropp inne i den roterende "smultringen" bli ledsaget av handlingen til Coriolis-kraften, noe som skaper store ulemper (husk barndomssensasjonene på gårdskarusellen)! Og til slutt, store rom vil være svært sårbare for meteorittangrep: det er nok å knuse ett glass i et stort drivhus til at all luften slipper ut av det, og organismene i det vil dø.

Kort sagt, "eteriske bosetninger", etter nærmere undersøkelse, viser seg å være umulige drømmer.

Kanskje var det ikke forgjeves at menneskehetens håp ble forbundet med Mars? Det er en ganske stor planet med ganske passende gravitasjon, Mars har en atmosfære, og til og med sesongmessige endringer i været. Akk! Dette er bare en ytre likhet. Gjennomsnittstemperaturen på overflaten av Mars holdes på -50 ° C, om vinteren er det så kaldt der at til og med karbondioksid fryser, og om sommeren er det ikke nok varme til å smelte vannis.

Tettheten til Mars-atmosfæren er den samme som jordens i en høyde på 30 km, hvor selv fly ikke kan fly. Det er selvfølgelig klart at Mars på ingen måte er beskyttet mot kosmisk stråling. For å toppe det, har Mars svært svake jordarter: Det er enten sand, som til og med vinder av tynn marsluft blåser opp i omfattende stormer, eller den samme sanden som er frosset med is til en fast stein. Bare på en slik stein kan ingenting bygges, og underjordiske lokaler vil ikke være en utgang uten deres pålitelige styrking. Hvis lokalene er varme (og folk ikke kommer til å bo i ispalasser!), vil permafrosten smelte og tunnelene kollapse.

Mange "prosjekter" av Mars-bygningen ser for seg plassering av ferdige boligmoduler på overflaten av Mars. Dette er veldig naive ideer. For å beskytte mot kosmisk stråling må hvert rom dekkes med et fire meter lag med beskyttende tak. Enkelt sagt, dekk alle bygninger med et tykt lag Marsjord, og så vil det være mulig å bo i dem. Men hva er Mars verdt å leve for? Tross alt har ikke Mars den ønskede stabiliteten av forholdene, som vi allerede mangler på jorden!

Mars bekymrer fortsatt folk, selv om ingen håper å finne vakre Aelith på den, eller i det minste medmennesker. På Mars leter vi først og fremst etter spor etter utenomjordisk liv for å forstå hvordan og i hvilke former liv oppstår i universet. Men dette er en utforskende oppgave, og for løsningen er det slett ikke nødvendig å bo på Mars. Og for bygging av rombosetninger er ikke Mars et passende sted i det hele tatt.

Kanskje du bør ta hensyn til de mange asteroidene? Tilsynelatende er forholdene for dem veldig stabile. Etter det store meteorittbombardementet, som for tre og en halv milliard år siden, gjorde overflatene til asteroider til felt med store og små kratere fra meteorittnedslag, har ingenting skjedd med asteroider. I innvollene til asteroider kan beboelige tunneler bygges, og hver asteroide kan gjøres om til en romby. Det er ikke mange asteroider som er store nok til dette i vårt solsystem – rundt tusen. Så de vil ikke løse problemet med å skape enorme beboelige områder utenfor jorden. Dessuten vil alle ha en smertefull ulempe: i asteroider er tyngdekraften veldig lav. Selvfølgelig vil asteroider bli kilder til mineralske råvarer for menneskeheten, men de er helt uegnet for bygging av fullverdig bolig.

Så, er det virkelig den endeløse plassen for mennesker det samme som det endeløse havet uten et stykke land? Er alle våre drømmer om verdens underverk bare søte drømmer?

Men nei, det er et sted i verdensrommet hvor eventyr kan bli virkelighet, og, kan man si, det er helt i nabolaget. Dette er månen.

Av alle legemer i solsystemet, har månen det største antallet fordeler fra menneskehetens synspunkt som søker stabilitet i rommet. Månen er stor nok til å ha merkbar tyngdekraft på overflaten. Månens viktigste bergarter er solide basalter, som strekker seg hundrevis av kilometer under overflaten. Månen har ingen vulkanisme, jordskjelv og klimatiske ustabiliteter, siden månen ikke har noen smeltet mantel i dypet, ingen luft eller vannhav. Månen er den nærmeste romkroppen til jorden, noe som gjør det lettere for kolonier på månen å yte nødhjelp og redusere transportkostnadene. Månen er alltid vendt mot jorden på den ene siden, og denne omstendigheten kan være svært nyttig på mange måter.

Så den første fordelen med Månen er stabiliteten. Det er kjent at temperaturen på en overflate opplyst av solen stiger til + 120 ° C, og om natten synker den til -160 ° C, men samtidig, allerede på en dybde på 2 meter, blir temperaturfall usynlige.. I månens tarm er temperaturen veldig stabil. Siden basalter har lav varmeledningsevne (på jorden brukes basaltull som en veldig effektiv varmeisolasjon), kan enhver behagelig temperatur opprettholdes i underjordiske rom. Basalt er et gasstett materiale, og inne i basaltstrukturer kan du skape en kunstig atmosfære av enhver sammensetning og vedlikeholde den uten mye anstrengelse.

Basalt er en veldig hard stein. På jorden er det basaltbergarter som er 2 kilometer høye, og på Månen, der tyngdekraften er 6 ganger mindre enn på jorden, ville basaltvegger støtte vekten selv i en høyde på 12 kilometer! Følgelig er det mulig å bygge haller med takhøyde på hundrevis av meter i basaltdypet, uten å bruke ekstra festemidler. Derfor, i månedypet, kan du bygge tusenvis av etasjer med bygninger til forskjellige formål, uten å bruke andre materialer, bortsett fra selve månebasalten. Hvis vi husker at månens overflate bare er 13,5 ganger mindre enn jordens overflate, er det lett å beregne at arealet av underjordiske strukturer på Månen kan være titalls ganger større enn hele territoriet okkupert av alt liv dannes på hjemmeplaneten vår fra havets dyp til toppen av fjellene. ! Og alle disse lokalene vil ikke være truet av noen naturkatastrofer på milliarder av år! Lovende!

Det er selvfølgelig nødvendig å umiddelbart tenke: hva skal man gjøre med jorda som trekkes ut fra tunnelene? Dyrke kilometerhøye avfallshauger på månens overflate?

Det viser seg at en interessant løsning kan foreslås her. Månen har ingen atmosfære, og månedagen varer i en halv måned, så en varm sol skinner kontinuerlig hvor som helst på månen i to uker. Hvis du fokuserer strålene med et stort konkavt speil, vil temperaturen i den resulterende lysflekken være nesten den samme som på overflaten av solen - nesten 5000 grader. Ved denne temperaturen smelter nesten alle kjente materialer, inkludert basalter (de smelter ved 1100 ° C). Hvis basaltflis sakte helles i dette varmepunktet, vil det smelte, og fra det er det mulig å smelte sammen lag for lag med vegger, trapper og gulv. Du kan lage en konstruksjonsrobot som vil gjøre dette i henhold til programmet som er nedfelt i den uten menneskelig deltakelse. Hvis en slik robot skytes opp til månen i dag, vil kosmonautene ha, om ikke palasser, i det minste komfortable boliger og laboratorier som venter på dem den dagen den bemannede ekspedisjonen ankommer den.

Bare å bygge plass på månen bør ikke være et mål i seg selv. Disse lokalene vil være nødvendige for at folk skal leve under komfortable forhold, for plassering av landbruks- og industribedrifter, for etablering av rekreasjonsområder, motorveier, skoler og museer. Bare først må du få alle garantiene for at mennesker og andre levende organismer som har migrert til Månen ikke vil begynne å degraderes på grunn av ikke helt kjente forhold. Først av alt er det nødvendig å undersøke hvordan langvarig eksponering for redusert alvorlighetsgrad vil påvirke organismer av mangfoldig terrestrisk natur. Disse studiene vil være storskala; det er usannsynlig at forsøk i reagensrør vil kunne garantere organismenes biologiske stabilitet i mange generasjoner. Det er nødvendig å bygge store drivhus og voliere, og å utføre observasjoner og eksperimenter i dem. Ingen roboter kan takle dette – bare forskerne selv vil kunne legge merke til og analysere arvelige endringer i levende vev og levende organismer.

Å forberede seg på opprettelsen av fullverdige selvopprettholdende kolonier på Månen er måloppgaven som bør bli et fyrtårn for menneskehetens bevegelse mot motorveien for dens bærekraftige utvikling.

I dag har mye i den tekniske konstruksjonen av bebodde bosetninger i verdensrommet ikke en klar forståelse. Strømforsyning i romforhold kan ganske enkelt leveres av solcellestasjoner. En kvadratkilometer med solcellepaneler, selv med en effektivitet på bare 10 %, vil gi en effekt på 150 MW, men bare i løpet av en månedag, det vil si at den gjennomsnittlige energiproduksjonen vil være halvparten så mye. Det ser ut til at det er litt. Ifølge prognoser for 2020 verdens elektrisitetsforbruk (3,5 TW) og verdens befolkning (7 milliarder mennesker), får den gjennomsnittlige jordboeren 0,5 kilowatt elektrisk kraft. Hvis vi går ut fra den vanlige gjennomsnittlige daglige energiforsyningen for en byboer, si 1,5 kW per person, vil et slikt solkraftverk på Månen kunne tilfredsstille behovene til 50 tusen mennesker - ganske nok for en liten månekoloni.

På jorden bruker vi en betydelig del av elektrisiteten vår til belysning. På månen vil mange tradisjonelle ordninger bli radikalt endret, spesielt belysningsordningene. Underjordiske rom på månen bør være godt opplyst, spesielt drivhuset. Det er ingen vits i å produsere elektrisitet på månens overflate, overføre den til underjordiske bygninger, og så konvertere elektrisitet til lys igjen. Det er mye mer effektivt å installere konsentratorer av sollys på overflaten av Månen og belyse fiberoptiske kabler fra dem. Nivået på dagens teknologi for produksjon av lysledere lar deg overføre lys nesten uten tap over tusenvis av kilometer, så det burde ikke være vanskelig å overføre lys fra de opplyste områdene av månen gjennom et system med lysledere til et hvilket som helst underjordisk rom, bytte konsentratorer og lysledere som følger solens bevegelse over månehimmelen.

I de første stadiene av byggingen av en månekoloni kan jorden være en giver av ressursene som er nødvendige for å arrangere bosetninger. Men mange ressurser i verdensrommet vil være lettere å utvinne enn å levere fra jorden. Månebasalter er halvparten sammensatt av metalloksider - jern, titan, magnesium, aluminium osv. I prosessen med å utvinne metaller fra basalter utvunnet i gruver og adits vil det bli hentet oksygen til ulike behov og silisium for lysledere. I det ytre rom er det mulig å avskjære kometer som inneholder opptil 80 % vannis, og å sikre tilførsel av vann til bosetninger fra disse rike kildene (årlig flyr opptil 40 000 minikometer fra 3 til 30 meter forbi Jorden ikke lenger enn 1,5 millioner km fra den).

Vi er sikre på at i løpet av de neste tre til fem tiårene vil forskning på etableringen av bosetninger på månen dominere menneskehetens lovende utvikling. Hvis det blir klart at komfortable forhold for menneskeliv kan skapes på månen, vil koloniseringen av månen i flere århundrer være veien til den jordiske sivilisasjonen for å sikre dens bærekraftige utvikling. Det er i alle fall ingen andre kropper som er mer egnet for dette i solsystemet.

Kanskje ikke noe av dette vil skje av en helt annen grunn. Romutforskning handler ikke bare om å utforske det. Romutforskning krever etablering av effektive transportveier mellom jorden og månen. Hvis en slik motorvei ikke dukker opp, vil astronautikk ikke ha noen fremtid, og menneskeheten vil være dømt til å forbli innenfor grensene til sin opprinnelige planet. Rakettteknologi, som gjør at vitenskapelig utstyr kan skytes ut i verdensrommet, er en kostbar teknologi, og hver rakettoppskyting er også en enorm belastning for økologien til planeten vår. Vi trenger en billig og sikker teknologi for å sende en nyttelast ut i verdensrommet.

I denne forstand er månen av eksepsjonell interesse for oss. Siden den alltid vender mot jorden med den ene siden, fra midten av halvkulen vendt mot jorden, kan du strekke en romheiskabel til planeten vår. Ikke la deg skremme av lengden - 360 tusen kilometer. Med en kabeltykkelse som tåler et 5-tonns førerhus, vil totalvekten være omtrent tusen tonn - det hele vil passe inn i flere BelAZ-gruvedumper.

Materialet for kabelen med nødvendig styrke er allerede oppfunnet - dette er karbon nanorør. Du trenger bare å lære hvordan du gjør den defektfri langs hele fiberlengden. Selvfølgelig må romheisen bevege seg mye raskere enn sine jordiske kolleger, og til og med mye raskere enn høyhastighetstog og fly. For å gjøre dette må måneheiskabelen dekkes med et lag med superleder, og deretter kan heisvognen bevege seg langs den uten å berøre selve kabelen. Da er det ingenting som hindrer kabinen i å bevege seg i enhver hastighet. Det vil være mulig å akselerere førerhuset halvveis, og bremse den halve veien. Hvis samtidig akselerasjonen "1 g", som er vanlig på jorden, brukes, vil hele reisen fra jorden til månen ta bare 3,5 timer, og kabinen vil kunne foreta tre flyvninger om dagen. Teoretiske fysikere hevder at superledning ved romtemperatur ikke er forbudt av naturlovene, og mange institutter og laboratorier rundt om i verden jobber med å lage den. Vi kan virke optimistiske for noen, men etter vår mening kan måneheisen bli en realitet om et halvt århundre.

Vi har her bare vurdert noen få sider av det enorme problemet med romkolonisering. En analyse av situasjonen i solsystemet viser at bare månen kan bli det eneste akseptable objektet for kolonisering i de kommende århundrene.

Selv om månen er nærmere jorden enn noen annen kropp i verdensrommet, er det viktig å ha midler til å nå den for å kolonisere den. Hvis de ikke er der, vil månen forbli like uoppnåelig som det store landet for Robinson, fast på en liten øy. Hvis menneskeheten hadde mye tid og nok ressurser til rådighet, så er det ingen tvil om at den ville overvinne eventuelle vanskeligheter. Men det er alarmerende tegn på en annen utvikling av hendelsene.

Storskala klimatiske endringer, foran våre øyne, endrer levekårene til mennesker på hele planeten, kan i en meget nær fremtid tvinge oss til å rette alle våre krefter og ressurser til elementær overlevelse under nye forhold. Hvis nivået på verdenshavene stiger, vil det være nødvendig å håndtere overføring av byer og jordbruksland til ubebygd og uegnet for jordbruk. Hvis klimatiske endringer fører til global avkjøling, vil det være nødvendig å løse problemet med ikke bare oppvarming av boliger, men også frysing av felt og beitemark. Alle disse problemene kan ta bort alle menneskehetens krefter, og da kan de rett og slett ikke være nok for romutforskning. Og menneskeheten vil forbli på hjemmeplaneten sin som på egen hånd, men den eneste bebodde øya i det enorme verdenshavet.