Чтобы преодолеть силу земного притяжения и вывести космический аппарат на орбиту Земли, ракета должна лететь со скоростью не менее 8 километров в секунду . Это и есть первая космическая скорость. Аппарат, которому сообщается первая космическая скорость, после отрыва от Земли становится искусственным спутником, то есть двигается вокруг планеты по круговой орбите. Если же аппарату сообщить скорость меньше первой космической, то он будет двигаться по траектории, которая пересекается с поверхностью земного шара. Иначе говоря, он упадет на Землю.
Но для такого полета необходимо очень много топлива. 3а пару минут реактивный, двигатель съедает его целую железнодорожную цистерну, а для того, чтобы придать ракете необходимый разгон, требуется огромный железнодорожный состав топлива.
Заправочных станций в космосе нет, поэтому приходится все горючее брать с собой.
Баки с топливом очень велики и тяжелы. Когда баки опустеют, они становятся лишним грузом для ракеты. Ученые придумали способ избавляться от ненужной тяжести. Ракета собирается как конструктор и состоит из нескольких уровней, или ступеней. Каждая ступень имеет свой двигатель и свой запас топлива.
Первая ступень тяжелее всех. Здесь находится самый мощный двигатель и больше всего топлива. Она должна сдвинуть ракету с места и придать ей необходимый разгон. Когда топливо первой ступени израсходуется, она отсоединяется от ракеты и падает на землю, ракета становится легче, и ей не надо тратить дополнительное топливо на перевозку пустых баков.
Затем включаются двигатели второй ступени, которая меньше первой, так как ей нужно тратить меньше энергии на подъем космического аппарата. Когда баки с горючим опустеют, и эта ступень «отстегнется» от ракеты. Затем вступит в действие третья, четвертая...
После окончания работы последней ступени космический аппарат оказывается на орбите. Он может летать вокруг Земли очень долго, не затрачивая при этом ни капли топлива.
С помощью таких ракет отправляются в полет космонавты, спутники, межпланетные автоматические станции.
Первая космическая скорость зависит от массы небесного тела. Для Меркурия, масса которого в 20 раз меньше, чем у Земли, она равна 3,5 километров в секунду, а для Юпитера, масса которого больше массы Земли в 318 раз - почти 42 километра в секунду!
Солнечная система уже давно не представляет особого интереса для фантастов. Но, что удивительно, и у некоторых ученых наши «родные» планеты не вызывают особого вдохновения, хотя они еще практически не исследованы.
Едва прорубив окно в космос, человечество рвется в неведомые дали, причем уже не только в мечтах, как раньше.
Еще Сергей Королев обещал в скором времени полеты в космос «по профсоюзной путевке», но этой фразе уже полвека, а космическая одиссея по-прежнему удел избранных - слишком дорогое удовольствие. Однако же два года назад HACA запустило грандиозный проект 100 Year Starship,
который предполагает поэтапное и многолетнее создание научного и технического фундамента для космических полетов.
Так какие же проблемы нужно решить, чтобы звездные полеты стали реальностью?
ВРЕМЯ И СКОРОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫ
Звездоплавание автоматических аппаратов кажется некоторым ученым почти решенной задачей, как это ни странно. И это при том, что совершенно нет никакого смысла запускать автоматы к звездам с нынешними черепашьими скоростями (примерно 17 км/с) и прочим примитивным (для таких неведомых дорог) оснащением.
Сейчас за пределы Солнечной системы ушли американские космические аппараты «Пионер-10» и «Вояджер-1», связи с ними уже нет. «Пионер-10» движется в сторону звезды Альдебаран. Если с ним ничего не случится, он достигнет окрестностей этой звезды... через 2 миллиона лет. Точно так же ползут по просторам Вселенной и другие аппараты.
Итак, независимо от того, обитаем корабль или нет, для полета к звездам ему нужна высокая скорость, близкая к скорости света. Впрочем, это поможет решить проблему полета только к самым близким звездам.
«Даже если бы мы умудрились построить звездный корабль, который сможет летать со скоростью, близкой к скорости света, - писал К. Феоктистов, - время путешествий только по нашей Галактике будет исчисляться тысячелетиями и десятками тысячелетий, так как диаметр ее составляет около 100 000 световых лет. Но на Земле-то за это время пройдет намного больше».
Согласно теории относительности, ход времени в двух движущихся одна относительно другой системах различен. Так как на больших расстояниях корабль успеет развить скорость очень близкую к скорости света, разница во времени на Земле и на корабле будет особенно велика.
Предполагается, что первой целью межзвездных полетов станет альфа Центавра (система из трех звезд) - наиболее близкая к нам. Со скоростью света туда можно долететь за 4,5 года, на Земле за это время пройдет лет десять. Но чем больше расстояние, тем сильней разница во времени.
Помните знаменитую «Туманность Андромеды» Ивана Ефремова? Там полет измеряется годами, причем земными. Красивая сказка, ничего не скажешь. Однако эта вожделенная туманность (точнее, галактика Андромеды) находится от нас на расстоянии 2,5 миллиона световых лет.
Значит, даже полеты со скоростью света обоснованны только до относительно близких звезд. Однако аппараты, летящие со скоростью света, живут пока лишь в теории, которая напоминает фантастику, правда, научную.
КОРАБЛЬ РАЗМЕРОМ С ПЛАНЕТУ
Естественно, в первую очередь ученым пришла мысль использовать в двигателе корабля наиболее эффективную термоядерную реакцию - как уже частично освоенную (в военных целях). Однако для путешествия в оба конца со скоростью, близкой к световой, даже при идеальной конструкции системы, требуется отношение начальной массы к конечной не менее чем 10 в тридцатой степени. То есть звездолет будет походить на огромный состав с топливом величиной с маленькую планету. Запустить такую махину в космос с Земли невозможно. Да и собрать на орбите - тоже, недаром ученые не обсуждают этот вариант.
Весьма популярна идея фотонного двигателя, использующего принцип аннигиляции материи.
Аннигиляция - это превращение частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. Наиболее изучена аннигиляция электрона и позитрона, порождающая фотоны, энергия которых и будет двигать звездолет. Расчеты американских физиков Ронана Кина и Вей-мин Чжана показывают, что на основе современных технологий возможно создание аннигиляционного двигателя, способного разогнать космический корабль до 70% от скорости света.
Однако дальше начинаются сплошные проблемы. К сожалению, применить антивещество в качестве ракетного топлива очень непросто. Во время аннигиляции происходят вспышки мощнейшего гамма-излучения, губительного для космонавтов. Кроме того, контакт позитронного топлива с кораблем чреват фатальным взрывом. Наконец, пока еще нет технологий для получения достаточного количества антивещества и его длительного хранения: например, атом антиводорода «живет» сейчас менее 20 минут, а производство миллиграмма позитронов обходится в 25 миллионов долларов.
Но, предположим, со временем эти проблемы удастся разрешить. Однако топлива все равно понадобится очень-очень много, и стартовая масса фотонного звездолета будет сравнима с массой Луны (по оценке Константина Феоктистова).
ПОРВАЛИ ПАРУС!
Наиболее популярным и реалистичным звездолетом на сегодняшний день считается солнечный парусник, идея которого принадлежит советскому ученому Фридриху Цандеру.
Солнечный (световой, фотонный) парус - это приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.
В 1985 году американским физиком Робертом Форвардом была предложена конструкция межзвездного зонда, разгоняемого энергией микроволнового излучения. Проектом предусматривалось, что зонд достигнет ближайших звезд за 21 год.
На XXXVI Международном астрономическом конгрессе был предложен проект лазерного звездолета, движение которого обеспечивается энергией лазеров оптического диапазона, расположенных на орбите вокруг Меркурия. По расчетам, путь звездолета этой конструкции до звезды эпсилон Эридана (10,8 световых лет) и обратно занял бы 51 год.
«Маловероятно, что по данным, полученным в путешествиях по нашей Солнечной системе, мы сможем существенно продвинуться вперед в понимании мира, в котором мы живем. Естественно, мысль обращается к звездам. Ведь раньше подразумевалось, что полеты около Земли, полеты к другим планетам нашей Солнечной системы не являются конечной целью. Проложить дорогу к звездам представлялось главной задачей».Эти слова принадлежат не фантасту, а конструктору космических кораблей и космонавту Константину Феоктистову. По мнению ученого, ничего особо нового в Солнечной системе уже не обнаружится. И это при том, что человек пока долетел только до Луны...
Все это пока теория, однако первые шаги уже делаются.
В 1993 году на российском корабле «Прогресс М-15» в рамках роекта «Знамя-2» был впервые развернут солнечный парус 20-метровой ширины. При стыковке «Прогресса» со станцией «Мир» ее экипаж установил на борту «Прогресса» агрегат развертывания отражателя. В итоге отражатель создал яркое пятно 5 км в ширину, которое прошло через Европу в Россию со скоростью 8 км/с. Пятно света имело светимость, примерно эквивалентную полной Луне.
Парусный вариант может подойти для запуска автоматических зондов, станций и грузовых кораблей, но непригоден для пилотируемых полетов с возвратом. Существуют и другие проекты звездолетов, однако они, так или иначе, напоминают вышеперечисленные (с такими же масштабными проблемами).
СЮРПРИЗЫ В МЕЖЗВЕЗДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Думается, путешественников во Вселенной поджидает множество сюрпризов. К примеру, едва высунувшись за пределы Солнечной системы, американский аппарат «Пионер-10» начал испытывать силу неизвестного происхождения, вызывающую слабое торможение. Высказывалось много предположений, вплоть до о неизвестных пока эффектах инерции или даже времени. Однозначного объяснения этому феномену до сих пор нет, рассматриваются самые различные гипотезы: от простых технических (например, реактивная сила от утечки газа в аппарате) до введения новых физических законов.
Другой аппарат, «Вояд-жер-1», зафиксировал на границе Солнечной системы область с сильным магнитным полем. В нем давление заряженных частиц со стороны межзвездного пространства заставляет поле, создаваемое Солнцем, уплотняться. Также аппарат зарегистрировал:
Пространство между звездами не пустое. Везде есть остатки газа, пыли, частицы. При попытке движения со скоростью, близкой к скорости света, каждый столкнувшийся с кораблем атом будет подобен частице космических лучей большой энергии. Уровень жесткой радиации при такой бомбардировке недопустимо повысится даже при полетах к ближайшим звездам.
А механическое воздействие частиц при таких скоростях уподобится разрывным пулям. По некоторым расчетам, каждый сантиметр защитного экрана звездолета будет непрерывно обстреливаться с частотой 12 выстрелов в минуту. Ясно, что никакой экран не выдержит такого воздействия на протяжении нескольких лет полета. Или должен будет иметь неприемлемую толщину (десятки и сотни метров) и массу (сотни тысяч тонн).
Получается, что решить проблему транспортировки материальных тел на галактические расстояния со скоростями, близкими к скорости света, нельзя. Бессмысленно ломиться через пространство и время с помощью механической конструкции.
КРОТОВАЯ НОРА
Фантасты, стараясь побороть неумолимое время, сочинили, как «прогрызать дырки» в пространстве (и времени) и «сворачивать» его. Придумали разнообразные гиперпространственные скачки от одной точки пространства до другой, минуя промежуточные области. Теперь к фантастам присоединились ученые.
Физики принялись искать экстремальные состояния материи и экзотические лазейки во Вселенной, где можно передвигаться со сверхсветовой скоростью вопреки теории относительности Эйнштейна.
Однако для создания стабильных кротовых нор можно использовать эффект, открытый голландцем Хендриком Казимиром. Он заключается во взаимном притяжении проводящих незаряженных тел под действием квантовых колебаний в вакууме. Оказывается, вакуум не совсем пуст, в нем происходят колебания гравитационного поля, в котором спонтанно возникают и исчезают частицы и микроскопические кротовые норы.
Остается только обнаружить одну из нор и растянуть ее, поместив между двумя сверхпроводящими шарами. Одно устье кротовой норы останется на Земле, другое космический корабль с околосветовой скоростью переместит к звезде - конечному объекту. То есть звездолет будет как бы пробивать тоннель. По достижении звездолетом пункта назначения кротовая нора откроется для реальных молниеносных межзвездных путешествий, продолжительность которых будет исчисляться минутами.
ПУЗЫРЬ ИСКРИВЛЕНИЯ
Сродни теории кротовых нор пузырь искривления. В 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре выполнил расчеты согласно уравнениям Эйнштейна и нашел теоретическую возможность волновой деформации пространственного континуума. При этом пространство будет сжиматься перед космическим кораблем и одновременно расширяться позади него. Звездолет как бы помещается в пузырь искривления, способный передвигаться с неограниченной скоростью. Гениальность идеи состоит в том, что космический корабль покоится в пузыре искривления, и законы теории относительности не нарушаются. Движется при этом сам пузырь искривления, локально искажающий пространство-время.
Несмотря на невозможность перемещаться быстрее света, ничто не препятствует перемещению пространства или распространению деформации пространства-времени быстрее света, что, как полагают, и происходило сразу после Большого взрыва при образовании Вселенной.
Все эти идей пока не укладываются в рамки современной науки, однако в 2012 году представители НАСА заявили о подготовке экспериментальной проверки теории доктора Алькубьерре. Как знать, может, и теория относительности Эйнштейна когда-нибудь станет частью новой глобальной теории. Ведь процесс познания бесконечен. А значит, однажды мы сможем прорваться чрез тернии к звездам.
Ирина ГРОМОВА
Современные технологии и открытия выводят освоение космоса на совершенно иной уровень, однако межзвездные перелеты пока еще остаются мечтой. Но так ли она нереальна и недостижима? Что мы можем уже сейчас и чего ждать в ближайшем будущем?
Изучая данные полученные с телескопа «Кеплер» астрономы обнаружили 54 потенциально обитаемые экзопланеты. Эти далекие миры находятся в обитаемой зоне, т.е. на определенном расстоянии от центральной звезды, позволяющем поддерживать на поверхности планеты воду в жидком виде.
Однако ответ на главный вопрос, одиноки ли мы во Вселенной, получить затруднительно - из-за огромной дистанции, разделяющей Солнечную систему и наших ближайших соседей. Например, «перспективная» планета Gliese 581g находится на расстоянии в 20 световых лет – это достаточно близко по космическим меркам, но пока слишком далеко для земных инструментов.
Обилие экзопланет в радиусе 100 и менее световых лет от Земли и огромный научный и даже цивилизационный интерес, которые они представляют для человечества, заставляют по-новому взглянуть на доселе фантастическую идею межзвездных перелетов.
Полет к другим звездам - это, разумеется, вопрос технологий. Более того, существуют несколько возможностей для достижения столь далекой цели, и выбор в пользу того или иного способа еще не сделан.
Человечество уже отправляло в космос межзвездные аппараты: зонды Pioneer и Voyager. В настоящее время они покинули пределы Солнечной системы, однако их скорость не позволяет говорить о сколь-нибудь быстром достижении цели. Так, Voyager 1, движущийся со скоростью около 17 км/с, даже к ближайшей к нам звезде Проксима Центавра (4,2 световых года) будет лететь невероятно долгий срок - 17 тысяч лет.
Очевидно, что с современными ракетными двигателями мы никуда дальше Солнечной системы не выберемся: для транспортировки 1 кг груза даже к недалекой Проксиме Центавра нужны десятки тысяч тонн топлива. При этом с ростом массы корабля увеличивается количество необходимого топлива, и для его транспортировки нужно дополнительное горючее. Замкнутый круг, ставящий крест на баках с химическим топливом - постройка космического судна весом в миллиарды тонн представляется совершенно невероятной затеей. Простые вычисления по формуле Циолковского демонстрируют, что для ускорения космических аппаратов с ракетным двигателем на химическом топливе до скорости примерно в 10% скорости света потребуется больше горючего, чем доступно в известной вселенной.
Реакция термоядерного синтеза производит энергии на единицу массы в среднем в миллион раз больше, чем химические процессы сгорания. Именно поэтому в 1970-х годах в НАСА обратили внимание на возможность применения термоядерных ракетных двигателей. Проект беспилотного космического корабля Дедал предполагал создание двигателя, в котором небольшие гранулы термоядерного топлива будут подаваться в камеру сгорания и поджигаться пучками электронов. Продукты термоядерной реакции вылетают из сопла двигателя и придают кораблю ускорение.
Космический корабль Дедал в сравнении с небоскребом Эмпайр стейт Билдинг
Дедал должен был взять на борт 50 тыс. тонн топливных гранул диаметром 4 и 2 мм. Гранулы состоят из ядра с дейтерием и тритием и оболочки из гелия-3. Последний составляет лишь 10-15 % от массы топливной гранулы, но, собственно, и является топливом. Гелия-3 в избытке на Луне, а дейтерий широко используется в атомной промышленности. Дейтериевое ядро служит детонатором для зажигания реакции синтеза и провоцирует мощную реакцию с выбросом реактивной плазменной струи, которая управляется мощным магнитным полем. Основная молибденовая камера сгорания двигателя Дедала должна была иметь вес более 218 тонн, камера второй ступени – 25 тонн. Магнитные сверхпроводящие катушки тоже под стать огромному реактору: первая весом 124,7 т, а вторая - 43,6 т. Для сравнения: сухая масса шаттла менее 100 т.
Полет Дедала планировался двухэтапным: двигатель первой ступени должен был проработать более 2 лет и сжечь 16 млн топливных гранул. После отделения первой ступени почти два года работал двигатель второй ступени. Таким образом, за 3,81 года непрерывного ускорения Дедал достиг бы максимальной скорости в 12,2% скорости света. Расстояние до звезды Барнарда (5,96 световых лет) такой корабль преодолеет за 50 лет и сможет, пролетая сквозь далекую звездную систему, передать по радиосвязи на Землю результаты своих наблюдений. Таким образом, вся миссия займет около 56 лет.
Несмотря на большие сложности с обеспечением надежности многочисленных систем Дедала и его огромной стоимостью, этот проект реализуем на современном уровне технологий. Более того, в 2009 году команда энтузиастов возродила работу над проектом термоядерного корабля. В настоящее время проект Икар включает 20 научных тем по теоретической разработке систем и материалов межзвездного корабля.
Таким образом, уже сегодня возможны беспилотные межзвездные полеты на расстояние до 10 световых лет, которые займут около 100 лет полета плюс время на путешествие радиосигнала обратно на Землю. В этот радиус укладываются звездные системы Альфа Центавра, Звезда Барнарда, Сириус, Эпсилон Эридана, UV Кита, Росс 154 и 248, CN Льва, WISE 1541-2250. Как видим, рядом с Землей достаточно объектов для изучения с помощью беспилотных миссий. Но если роботы найдут что-то действительно необычное и уникальное, например, сложную биосферу? Сможет ли отправиться к далеким планетам экспедиция с участием людей?
Если беспилотный корабль мы можем начинать строить уже сегодня, то с пилотируемым дело обстоит сложнее. Прежде всего остро стоит вопрос времени полета. Возьмем ту же звезду Барнарда. К пилотируемому полету космонавтов придется готовить со школьной скамьи, поскольку даже если старт с Земли состоится в их 20-летие, то цели полета корабль достигнет к 70-летию или даже 100-летию (учитывая необходимость торможения, в котором нет нужды в беспилотном полете). Подбор экипажа в юношеском возрасте чреват психологической несовместимостью и межличностными конфликтами, а возраст в 100 не дает надежду на плодотворную работу на поверхности планеты и на возвращение домой.
Однако есть ли смысл возвращаться? Многочисленные исследования НАСА приводят к неутешительному выводу: длительное пребывание в невесомости необратимо разрушит здоровье космонавтов. Так, работа профессора биологии Роберта Фиттса с космонавтами МКС показывает, что даже несмотря на активные физические упражнения на борту космического корабля, после трехлетней миссии на Марс крупные мышцы, например икроножные, станут на 50% слабее. Аналогично снижается и минеральная плотность костной ткани. В результате трудоспособность и выживаемость в экстремальных ситуациях уменьшается в разы, а период адаптации к нормальной силе тяжести составит не менее года. Полет же в невесомости на протяжении десятков лет поставит под вопрос сами жизни космонавтов. Возможно, человеческий организм сможет восстановиться, например, в процессе торможения с постепенно нарастающей гравитацией. Однако риск гибели все равно слишком высок и требует радикального решения.
Тор Стенфорда – колоссальное сооружение с целыми городами внутри вращающегося обода.
К сожалению, решить проблему невесомости на межзвездном корабле не так просто. Доступная нам возможность создания искусственной силы тяжести при помощи вращения жилого модуля имеет ряд сложностей. Чтобы создать земную гравитацию, даже колесо диаметром 200 м придется вращать со скоростью 3 оборота в минуту. При таком быстром вращении сила Кариолиса будет создавать совершенно непереносимые для вестибулярного аппарата человека нагрузки, вызывая тошноту и острые приступы морской болезни. Единственное решение этой проблемы - Тор Стенфорда, разработанный учеными Стенфордского университета в 1975 году. Это - огромное кольцо диаметром 1,8 км, в котором могли бы жить 10 тыс. космонавтов. Благодаря своим размерам оно обеспечивает силу тяжести на уровне 0.9-1,0 g и вполне комфортное проживание людей. Однако даже на скорости вращения ниже, чем один оборот в минуту, люди все равно будут испытывать легкий, но ощутимый дискомфорт. При этом если подобный гигантский жилой отсек будет построен, даже небольшие сдвиги в развесовке тора повлияют на скорость вращения и вызовут колебания всей конструкции.
Сложной остается и проблема радиации. Даже вблизи Земли (на борту МКС) космонавты находятся не более полугода из-за опасности радиационного облучения. Межпланетный корабль придется оснастить тяжелой защитой, но и при этом остается вопрос влияния радиации на организм человека. В частности, на риск онкологических заболеваний, развитие которых в невесомости практически не изучено. В начале этого года ученый Красимир Иванов из Германского аэрокосмического центра в Кельне опубликовал результаты интересного исследования поведения клеток меланомы (самой опасной формы рака кожи) в невесомости. По сравнению с раковыми клетками, выращенными при нормальной силе тяжести, клетки, проведшие в невесомости 6 и 24 часа, менее склонны к метастазам. Это вроде бы хорошая новость, но только на первый взгляд. Дело в том, что такой «космический» рак способен находиться в состоянии покоя десятилетия, и неожиданно масштабно распространяться при нарушении работы иммунной системы. Кроме этого, исследование дает понять, что мы еще мало знаем о реакции человеческого организма на длительное пребывание в космосе. Сегодня космонавты, здоровые сильные люди, проводят там слишком мало времени, чтобы переносить их опыт на длительный межзвездный перелет.
В любом случае корабль на 10 тыс. человек – сомнительная затея. Для создания надежной экосистемы для такого числа людей нужно огромное количество растений, 60 тыс. кур, 30 тыс. кроликов и стадо крупного рогатого скота. Только это может обеспечить диету на уровне 2400 калорий в день. Однако все эксперименты по созданию таких замкнутых экосистем неизменно заканчиваются провалом. Так, в ходе крупнейшего эксперимента «Биосфера-2» компании Space Biosphere Ventures была построена сеть герметичных зданий общей площадью 1,5 га с 3 тыс. видами растений и животных. Вся экосистема должна была стать самоподдерживающейся маленькой «планетой», в которой жили 8 человек. Эксперимент длился 2 года, но уже после нескольких недель начались серьезные проблемы: микроорганизмы и насекомые стали неконтролируемо размножаться, потребляя кислород и растения в слишком больших количествах, также оказалось, что без ветра растения стали слишком хрупкими. В результате локальной экологической катастрофы люди начали терять вес, количество кислорода снизилось с 21% до 15%, и ученым пришлось нарушить условия эксперимента и поставлять восьмерым «космонавтам» кислород и продукты.
Таким образом, создание сложных экосистем представляется ошибочным и опасным путем обеспечения экипажа межзвездного корабля кислородом и питанием. Для решения этой проблемы понадобятся специально сконструированные организмы с измененными генами, способные питаться светом, отходами и простыми веществами. Например, большие современные цеха по производству пищевой водоросли хлореллы могут производить до 40 т суспензии в сутки. Один полностью автономный биореактор весом несколько тонн может производить до 300 л суспензии хлореллы в сутки, чего достаточно для питания экипажа в несколько десятков человек. Генетически модифицированная хлорелла могла бы не только удовлетворять потребности экипажа в питательных веществах, но и перерабатывать отходы, включая углекислый газ. Сегодня процесс генетического инжиниринга микроводорослей стал обычным делом, и существуют многочисленные образцы, разработанные для очистки сточных вод, выработки биотоплива и т.д.
Практически все вышеперечисленные проблемы пилотируемого межзвездного полета могла бы решить одна очень перспективная технология – анабиоз или как его еще называют криостазис. Анабиоз - это замедление процессов жизнедеятельности человека как минимум в несколько раз. Если удастся погрузить человека в такую искусственную летаргию, замедляющую обмен веществ в 10 раз, то за 100-летний полет он постареет во сне всего на 10 лет. При этом облегчается решение проблем питания, снабжения кислородом, психических расстройств, разрушения организма в результате воздействия невесомости. Кроме того, защитить отсек с анабиозными камерами от микрометеоритов и радиации проще, чем обитаемую зону большого объема.
К сожалению, замедление процессов жизнедеятельности человека – это чрезвычайно сложная задача. Но в природе существуют организмы, способные впадать в спячку и увеличивать продолжительность своей жизни в сотни раз. Например, небольшая ящерица под названием сибирский углозуб способна впадать в спячку в тяжелые времена и десятилетиями оставаться в живых, даже будучи вмороженной в глыбу льда с температурой минус 35-40°С. Известны случаи, когда углозубы проводили в спячке около 100 лет и, как ни в чем не бывало, оттаивали и убегали от удивленных исследователей. При этом обычная «непрерывная» продолжительность жизни ящерицы не превышает 13 лет. Удивительная способность углозуба объясняется тем, что его печень синтезирует большое количество глицерина, почти 40 % от веса тела, что защищает клетки от низких температур.
Главное препятствие для погружения человека в криостазис – вода, из которой на 70% состоит наше тело. При замерзании она превращается в кристаллики льда, увеличиваясь в объеме на 10%, из-за чего разрывается клеточная мембрана. Кроме того, по мере замерзания растворенные внутри клетки вещества мигрируют в оставшуюся воду, нарушая внутриклеточные ионообменные процессы, а также организацию белков и других межклеточных структур. В общем, разрушение клеток во время замерзания делают невозможным возвращение человека к жизни.
Однако существует перспективный путь решения этой проблемы - клатратные гидраты. Они были обнаружены в далеком 1810 году, когда британский ученый сэр Хэмфри Дэви подал в воду хлор под высоким давлением и стал свидетелем образования твердых структур. Это и были клатратные гидраты – одна из форм водяного льда, в который включен посторонний газ. В отличие от кристаллов льда, клатратные решетки менее твердые, не имеют острых граней, зато имеют полости, в которые могут «спрятаться» внутриклеточные вещества. Технология клатратного анабиоза была бы проста: инертный газ, например, ксенон или аргон, температура чуть ниже нуля, и клеточный метаболизм начинает постепенно замедляться, пока человек не впадает в криостазис. К сожалению, для образования клатратных гидратов требуется высокое давление (около 8 атмосфер) и весьма высокая концентрация газа, растворенного в воде. Как создать такие условия в живом организме, пока неизвестно, хотя некоторые успехи в этой области есть. Так, клатраты способны защитить ткани сердечной мышцы от разрушения митохондрий даже при криогенных температурах (ниже 100 градусов Цельсия), а также предотвратить повреждение клеточных мембран. Об экспериментах по клатратному анабиозу на людях речь пока не идет, поскольку коммерческий спрос на технологии криостазиса невелик и исследования на эту тему проводятся в основном небольшими компаниями, предлагающими услуги по заморозке тел умерших.
В 1960 году физик Роберт Бассард предложил оригинальную концепцию прямоточного термоядерного двигателя, который решает многие проблемы межзвездного перелета. Суть заключается в использовании водорода и межзвездной пыли, присутствующих в космическом пространстве. Космический корабль с таким двигателем сначала разгоняется на собственном горючем, а затем разворачивает огромную, диаметром тысячи километров воронку магнитного поля, которое захватывает водород из космического пространства. Этот водород используется в качестве неисчерпаемого источника топлива для термоядерного ракетного двигателя.
Применение двигателя Бассарда сулит огромные преимущества. Прежде всего за счет «дармового» топлива есть возможность двигаться с постоянным ускорением в 1 g, а значит - отпадают все проблемы, связанные с невесомостью. Кроме того двигатель позволяет разогнаться до огромной скорости - в 50% от скорости света и даже больше. Теоретически, двигаясь с ускорением в 1 g, расстояние в 10 световых лет корабль с двигателем Бассарда может преодолеть примерно за 12 земных лет, причем для экипажа из-за релятивистских эффектов прошло бы всего 5 лет корабельного времени.
К сожалению, на пути создания корабля с двигателем Бассарда стоит ряд серьезных проблем, которые нельзя решить на современном уровне технологий. Прежде всего необходимо создать гигантскую и надежную ловушку для водорода, генерирующую магнитные поля гигантской силы. При этом она должна обеспечивать минимальные потери и эффективную транспортировку водорода в термоядерный реактор. Сам процесс термоядерной реакции превращения четырех атомов водорода в атом гелия, предложенный Бассардом, вызывает немало вопросов. Дело в том, что эта простейшая реакция трудноосуществима в прямоточном реакторе, поскольку она слишком медленно идет и, в принципе, возможна только внутри звезд.
Однако прогресс в изучении термоядерного синтеза позволяет надеяться, что проблема может быть решена, например, использованием «экзотических» изотопов и антиматерии в качестве катализатора реакции.
Пока изыскания на тему двигателя Бассарда лежат исключительно в теоретической плоскости. Необходимы расчеты, базирующиеся на реальных технологиях. Прежде всего, нужно разработать двигатель, способный произвести энергию, достаточную для питания магнитной ловушки и поддержания термоядерной реакции, производства антиматерии и преодоления сопротивления межзвездной среды, которая будет тормозить огромный электромагнитный «парус».
Возможно, это звучит странно, но сегодня человечество ближе к созданию двигателя, работающего на антиматерии, чем к интуитивно понятному и простому на первый взгляд прямоточному двигателю Бассарда.
Зонд разработки Hbar Technologies будет иметь тонкий парус из углеродного волокна, покрытого ураном 238. Врезаясь в парус, антиводород будет аннигилировать и создавать реактивную тягу.
В результате аннигиляции водорода и антиводорода образуется мощный поток фотонов, скорость истечения которого достигает максимума для ракетного двигателя, т.е. скорости света. Это идеальный показатель, который позволяет добиться очень высоких околосветовых скоростей полета космического корабля с фотонным двигателем. К сожалению, применить антиматерию в качестве ракетного топлива очень непросто, поскольку во время аннигиляции происходят вспышки мощнейшего гамма-излучения, которое убьет космонавтов. Также пока не существует технологий хранения большого количества антивещества, да и сам факт накопления тонн антиматерии, даже в космосе далеко от Земли, является серьезной угрозой, поскольку аннигиляция даже одного килограмма антиматерии эквивалентна ядерному взрыву мощностью 43 мегатонны (взрыв такой силы способен превратить в пустыню треть территории США). Стоимость антивещества является еще одним фактором, осложняющим межзвездный полет на фотонной тяге. Современные технологии производства антивещества позволяют изготовить один грамм антиводорода по цене в десяток триллионов долларов.
Однако большие проекты по исследованию антиматерии приносят свои плоды. В настоящее время созданы специальные хранилища позитронов, «магнитные бутылки», представляющие собой охлажденные жидким гелием емкости со стенками из магнитных полей. В июне этого года ученым ЦЕРНа удалось сохранить атомы антиводорода в течение 2000 секунд. В Университете Калифорнии (США) строится крупнейшее в мире хранилище антивещества, в котором можно будет накапливать более триллиона позитронов. Одной из целей ученых Калифорнийского университета является создание переносных емкостей для антивещества, которые можно использовать в научных целях вдали от больших ускорителей. Этот проект пользуется поддержкой Пентагона, который заинтересован в военном применении антиматерии, так что крупнейший в мире массив магнитных бутылок вряд ли будет ощущать недостаток финансирования.
Современные ускорители смогут произвести один грамм антиводорода за несколько сотен лет. Это очень долго, поэтому единственный выход: разработать новую технологию производства антиматерии или объединить усилия всех стран нашей планеты. Но даже в этом случае при современных технологиях нечего и мечтать о производстве десятков тонн антиматерии для межзвездного пилотируемого полета.
Однако все не так уж печально. Специалисты НАСА разработали несколько проектов космических аппаратов, которые могли бы отправиться в глубокий космос, имея всего один микрограмм антивещества. В НАСА полагают, что совершенствование оборудования позволит производить антипротоны по цене примерно 5 млрд долл. за 1 грамм.
Американская компания Hbar Technologies при поддержке НАСА разрабатывает концепцию беспилотных зондов, приводимых в движение двигателем, работающем на антиводороде. Первой целью этого проекта является создание беспилотного космического аппарата, который смог бы менее чем за 10 лет долететь к поясу Койпера на окраине Солнечной системы. Сегодня долететь в такие удаленные точки за 5-7 лет невозможно, в частности, зонд НАСА New Horizons пролетит сквозь пояс Койпера через 15 лет после запуска.
Зонд, преодолевающий расстояние в 250 а.е. за 10 лет, будет очень маленьким, с полезной нагрузкой всего 10 мг, но ему и антиводорода потребуется немного – 30 мг. Теватрон выработает такое количество за несколько десятилетий, и ученые смогли бы протестировать концепцию нового двигателя в ходе реальной космической миссии.
Предварительные расчеты также показывают, что подобным образом можно отправить небольшой зонд к Альфе Центавра. На одном грамме антиводорода он долетит к далекой звезде за 40 лет.
Может показаться, что все вышеописанное - фантастика и не имеет отношения к ближайшему будущему. К счастью, это не так. Пока внимание общественности приковано к мировым кризисам, провалам поп-звезд и прочим актуальным событиям, остаются в тени эпохальные инициативы. Космическое агентство НАСА запустило грандиозный проект 100 Year Starship, который предполагает поэтапное и многолетнее создание научного и технологического фундамента для межпланетных и межзвездных полетов. Эта программа не имеет аналогов в истории человечества и должна привлечь ученых, инженеров и энтузиастов других профессий со всего мира. С 30 сентября по 2 октября 2011 года в Орландо (штат Флорида) состоится симпозиум, на котором будут обсуждаться различные технологии космических полетов. На основании результатов таких мероприятий специалисты НАСА будут разрабатывать бизнес-план по оказанию помощи определенным отраслям и компаниям, которые разрабатывают пока отсутствующие, но необходимые для будущего межзвездного перелета технологии. Если амбициозная программа НАСА увенчается успехом, уже через 100 лет человечество будет способно построить межзвездный корабль, а по Солнечной системе мы будем перемещаться с такой же легкостью, как сегодня перелетаем с материка на материк.
Продолжительность непрерывного пребывания человека в условиях космического полёта:
В ходе эксплуатации станции «Мир» установлены абсолютные мировые рекорды продолжительности непрерывного пребывания человека в условиях космического полёта:
1987 год — Юрий Романенко (326 сут 11 час 38 мин);
1988 год — Владимир Титов, Муса Манаров (365 сут 22 час 39 мин);
1995 год — Валерий Поляков (437 сут 17 час 58 мин).
Суммарное время пребывания человека в условиях космического полёта:
Установлены абсолютные мировые рекорды продолжительности суммарному времени пребывания человека в условиях космического полёта на станции «Мир»:
1995 год — Валерий Поляков - 678 сут 16 час 33 мин (за 2 полёта);
1999 год — Сергей Авдеев - 747 сут 14 час 12 мин (за 3 полёта).
Выходы в открытый космос:
На ОС «Мир» совершено 78 выходов в открытый космос (включая три выхода в разгерметизированый модуль «Спектр») общей продолжительностью 359 час 12 мин. В выходах участвовали: 29 российских космонавтов, 3 астронавта США, 2 астронавта Франции, 1 астронавт ЕКА (гражданин Германии). Сунита Уильямс — астронавтка NASA, стала рекордсменкой мира среди женщин по продожительности работы в открытом космосе. Американка отработала на МКС более полугода (9 ноября 2007 г.) вместе с двумя экипажами и совершила четыре выхода в открытый космос.
Космический долгожитель:
По сведениям авторитетного научного дайджеста New Scientist, Сергей Константинович Крикалев по состоянию на среду 17 августа 2005 г. пробыл на орбите 748 дней, тем самым побив прежний рекорд, установленый Сергеем Авдеевым — во время его трех полетов на станцию Мир (747 сут 14 час 12 мин). Перенесенные Крикалевым разнообразные физические и психические нагрузки характеризуют его, как одного из самых выносливых и успешно адаптирующихся астронавтов в истории космонавтики. Кандидатура Крикалева неоднократно избиралась для выполнения довольно сложных миссий. Врач и психолог Университета штата Техас Дэвид Массон характеризует космонавта как самого лучшего, кого только можно найти.
Длительность космического полёта среди женщин:
Среди женщин мировые рекорды длительности космического полёта по программе «Мир» установили:
1995 год — Елена Кондакова (169 сут 05 час 1 мин); 1996 год - Шеннон Люсид, США (188 сут 04 час 00 мин, в том числе на станции «Мир» - 183 сут 23 час 00 мин).
Наиболее длительные космические полёты иностранных граждан:
Из иностранных граждан наиболее длительные полёты по программе «Мир» совершили:
Жан-Пьер Эньере (Франция) — 188 сут 20 час 16 мин;
Шеннон Люсид (США) — 188 сут 04 час 00 мин;
Томас Райтер (ЕКА, Германия) — 179 сут 01 час 42 мин.
Космонавты, совершившие шесть и более выходов в открытый космос на станции «Мир»:
Анатолий Соловьёв — 16 (77 час 46 мин),
Сергей Авдеев — 10 (41 час 59 мин),
Александр Серебров — 10 (31 час 48 мин),
Николай Бударин — 8 (44 час 00 мин),
Талгат Мусабаев — 7 (41 час 18 мин),
Виктор Афанасьев — 7 (38 час 33 мин),
Сергей Крикалёв — 7 (36 час 29 мин),
Муса Манаров — 7 (34 час 32 мин),
Анатолий Арцебарский — 6 (32 час 17 мин),
Юрий Онуфриенко — 6 (30 час 30 мин),
Юрий Усачёв — 6 (30 час 30 мин),
Геннадий Стрекалов — 6 (21 час 54 мин),
Александр Викторенко — 6 (19 час 39 мин),
Василий Циблиев — 6 (19 час 11 мин).
Первый пилотируемый космический корабль:
Первый пилотируемый космический полет зарегистрированный Международной федерацией аэронавтики (МФА основана в 1905 г.) совершил на корабле «Восток» 12 апреля 1961 г. летчик космонавт СССР майор ВВС СССР Юрий Алексеевич Гагарин (1934...1968). Из официальных документов МФА следует, что корабль стартовал с космодрома Байконур в 6 ч 07 мин по Гринвичу и приземлился вблизи деревни Смеловки Терновского района Саратовской обл. СССР через 108 мин. Максималъная высота полета корабля «Восток» протяженностью 40868,6 км составляла 327 км с максимальной скоростью 28260 км/ч.
Первая женщина в космосе:
Первой женщиной облетевшей Землю по космической орбите была младший лейтенант ВВС СССР (ныне подполковник инженер летчик космонавт СССР) Валентина Владимировна Терешкова (род. 6 марта 1937 г.), стартовавшая на корабле «Восток 6» с космодрома Байконур Казахстан СССР, в 9 ч 30 мин по Гринвичу 16 июня 1963 г. и приземлившаяся в 8 ч 16 мин 19 июня после по лета, который продолжался 70 ч 50 мин. За это время она совершила более 48 полных оборотов вокруг Земли (1971000 км).
Самый старый и самый молодой астронавты:
Старейшим среди 228 космонавтов Земли был Карл Гордон Хенице (США), который в возрасте 58 лет принял участие в 19-м полете корабля многоразового использования «Челленджер» 29 июля 1985 г. Самым молодым был майор ВВС СССР (в настоящее время генерал-лейтенант летчик космонавт СССР) Герман Степанович Титов (род. 11 сентября 1935 г.) который был запущен на корабле «Восток 2» 6 августа 1961 г. в возрасте 25 лет 329 дней.
Первый выход в открытый космос:
Первым в открытое космическое пространство 18 марта 1965 г. из космического корабля «Восход 2» вышел подполковник ВВС СССР (ныне генерал майор, летчик космонавт СССР) Алексей Архипович Леонов (род. 20 мая 1934 г.) Он удалился от корабля на расстояние до 5 м и провел в открытом космосе вне шлюзовой камеры 12 мин 9 с.
Первый выход в открытый космос женщины:
В 1984-м году Светлана Савицкая первой из женщин вышла в открытый космос, проработав за пределами станции «Салют-7» 3 часа 35 минут. До того как стать космонавткой, Светлана установила три мировых рекорда по парашютному спорту в групповых прыжках из стратосферы и 18 авиационных рекордов на реактивных самолетах.
Рекорд продолжительности выходов в открытый космос среди женщин:
Астронавт NASA Санита Лин Уильямс (Sunita Lyn Williams) установила рекорд продолжительности выходов в открытый космос для женщин. Она провела за бортом станции 22 часа 27 минут, превысив предыдущее достижение более чем на 21 час. Рекорд был поставлен в ходе работы на внешней части МКС 31 января и 4 февраля 2007 года. Уильямс осуществляла подготовку станции к продолжению строительства вместе с Майклом Лопесом-Алегрией.
Первый автономный выход в открытый космос:
Капитан ВМС США Брюс Маккандлес второй (род. 8 июня 1937 г.) был первым человеком, работавшим в открытом космосе без фала 7 февраля 1984 г. он покинул космический челнок «Челленджер», находившийся на высоте 264 км над Гавайями в скафандре с автономной ранцевой двигательной установкой. Разработка этого космического костюма обошлась в 15 млн. долл.
Самый длительный пилотируемый полет:
Полковник ВВС СССР Владимир Георгиевич Титов (род. 1 января 1951 г.) и бортинженер Муса Хираманович Манаров (род. 22 марта 1951 г.) стартовали на космическом корабле «Союз-М4» 21 декабря 1987 г. к космической станции «Мир» и приземлились на корабле «Союз-ТМ6» (вместе с французским космонавтом Жан Лу Кретьеном) на запасной посадочной площадке близ Джезказгана, Казахстан, СССР, 21 декабря 1988 г., пробыв в космосе 365 суток 22 ч 39мин 47с.
Самое далекое путешествие в космосе :
Советский космонавт Валерий Рюмин провел почти целый год в космическом корабле, который за эти 362 дня совершил 5750 оборотов вокруг Земли. При этом Рюмин проделал путь в 241 миллион километров. Это равно расстоянию от Земли до Марса и обратно на Землю.
Самый опытный космический путешественник:
Самым опытным космическим путешественником является полковник ВВС СССР, летчик-космонавт СССР Юрий Викторович Романенко (род. в 1944 г.), который за 3 полета провел в космосе 430 суток 18 ч 20 мин в 1977...1978, в 1980 и в 1987 гг.
Самый большой экипаж:
Самый большой экипаж состоял из 8 космонавтов (в его составе была 1 женщина), стартовавших 30 октября 1985 г. на корабле многоразового использования «Челленджер».
Наибольшее число людей в космосе:
Наибольшее число космонавтов, когда либо находившихся одновременно в космосе, равно 11: 5 американцев на борту «Челленджера», 5 русских и 1 индиец на борту орбитальной станции «Салют 7» в апреле 1984 г., 8 американцев на борту «Челленджера» и 3 русских на борту орбитальной станции «Салют 7» в октябре 1985 г., 5 американцев на борту космического челнока, 5 русских и 1 француз на борту орбитальной станции «Мир» в декабре 1988 г.
Самая высокая скорость:
Самая высокая скорость, с которой когда либо передвигался человек (39897 км/ч), была развита основным модулем «Аполлона 10» на высоте 121,9 км от поверхности Земли при возвращении экспедиции 26 мая 1969 г. На борту космического корабля были командир экипажа полковник ВВС США (ныне бригадный генерал) Томас Паттен Стаффорд (род. в Уэтерфорде, штат Оклахома, США, 17 сентября 1930 г.), капитан 3-го ранга ВМФ США Юджин Эндрю Сернан (род. в Чикаго, штат Иллинойс, США, 14 марта 1934 г.) и капитан 3-го ранга ВМС США (ныне капитан 1-го ранга в отставке) Джон Уотте Янг (род. в Сан Франциско, штат Калифорния, США, 24 сентября 1930 г.).
Из женщин наивысшей скорости (28115 км/ч) достигла младший лейтенант ВВС СССР (ныне подполковник-инженер, летчик-космонавт СССР) Валентина Владимировна Терешкова (род. 6 марта 1937г.) на советском космическом корабле «Восток 6» 16 июня 1963 г.
Самая молодая космонавтка:
Самая молодая на сегодня космонавтка — Стефани Уилсон. Она родилась 27 сентября 1966 года и на 15 дней моложе Аньюше Ансари.
Первое живое существо, побывавшего в космосе:
Собака Лайка, которую 3 ноября 1957 года вывели на орбиту вокруг Земли на втором советском спутнике, была первым живым существом в космосе. Лайка умерла в мучениях от удушья, когда кончился кислород.
Рекордное время пребывания на Луне:
Экипаж «Аполлона 17» собрал рекордный вес (114,8 кг) образцов горных пород и фунта во время работы вне космического корабля продолжительностью 22 ч 5 мин. В состав экипажа входили капитан 3-го ранга ВМФ США Юджин Эндрю Сернан (род. в Чикаго, штат Иллинойс, США, 14 марта 1934 г.) и доктор Харрисон Шмитт (род. в Сайта Розе, штат Нью Мексико, США, 3 июля 1935 г.), ставший 12-м человеком, побывавшим на Луне. Астронавты находились на лунной поверхности в течение 74 ч 59 мин в ходе самой длительной лунной экспедиции, продолжавшейся 12 суток 13 ч 51 мин с 7 по 19 декабря 1972 г.
Первый человек, побывавший на Луне:
Нил Олден Армстронг (род. в Уопаконета, штат Огайо, США, 5 августа 1930 г., предки шотландского и немецкого происхождения), командир космического корабля «Аполлон 11», стал первым человеком, ступившим на поверхность Луны в районе Моря Спокойствия в 2 ч 56 мин 15 с по Гринвичу 21 июля 1969 г. За ним из лунного модуля «Игл» вышел полковник ВВС США Эдвин Юджин Олдрин младший (род. в Монтклэре, штат Нью Джерси, США, 20 января 1930 г.
Самая большая высота космического полета:
Самой большой высоты достиг экипаж «Аполлона 13», находясь в апоселении (т. е. в самой дальней точке своей траектории) в 254 км от лунной поверхности на расстоянии 400187 км от поверхности Земли в 1 ч 21 мин но Гринвичу 15 апреля 1970 г. В составе экипажа были капитан ВМФ США Джеймс Артур Ловелл младший (род. в Кливленде, штат Огайо, США, 25 марта 1928 г.), Фред Уоллес Хейс-младший (род. в Билокси, штат Миссури, США, 14 ноября 1933 г.) и Джон Л. Суиджерт (1931...1982). Рекорд высоты для женщин (531 км) установила американский астронавт Кэтрин Салливан (род. в Патерсоне, штат Нью Джерси, США, 3 октября 1951 г.) во время полета на корабле многоразового использования 24 апреля 1990 г.
Самая высокая скорость космического аппарата:
Первым космическим аппаратом, достигшим 3-й космической скорости, позволяющей выйти за пределы Солнечной системы, стал «Пионер-10». Ракета-носитель «Атлас-СЛВ ЗС» с модифицированной 2-й ступенью «Центавр-Д» и 3-й ступенью «Тиокол-Те-364-4» 2 марта 1972 г. покинула Землю с небывалой для того времени скоростью 51682 км/ч. Рекорд скорости космического аппарата (240 км/ч) был установлен американо-германским солнечным зондом «Гелиос-Б», запущенным 15 января 1976 г.
Максимальное сближение космического аппарата с Солнцем:
16 апреля 1976 г. научно-исследовательская автоматическая станция «Гелиос-Б» (США — ФРГ) приблизилась к Солнцу на расстояние 43,4 млн. км.
Первый искусственный спутник Земли:
Первый искусственный спутник Земли был успешно запущен ночью 4 октября 1957 г. на орбиту высотой 228,5/946 км и со скоростью более 28565 км/ч с космодрома Байконур, к северу от Тюратама, Казахстан, СССР (275 км восточнее Аральского моря). Спутник сферической формы был официально зарегистрирован как объект «1957 альфа 2», весил 83,6 кг имел диаметр 58 см и, просуществовав предположительно 92 дня сгорел 4 января 1958 г. Ракета носитель, модифицированная Р 7 длиной 29,5 м была разработана под руководством Главного конструктора С. П. Королева (1907...1966) который также руководил всем проектом запуска ИС3.
Самый удаленный искусственный объект:
«Пионер-10», запущенный с мыса Канаверал, Космический центр им. Кеннеди, штат Флорида, США, пересек 17 октября 1986 г. орбиту Плутона, удаленную от Земли на 5,9 млрд км. К апрелю 1989г. он находился за самой дальней точкой орбиты Плутона и продолжает удаляться в космос со скоростью 49 км/ч. В 1934 г. н. э. он приблизится на минимальное расстояние к звезде «Росс-248», удаленной от нас на 10,3 световых года. Еще до наступления 1991 г. космический аппарат «Вояджер-1», двигающийся с большей скоростью, будет находиться дальше, чем «Пионер-10».
Один из двух космических «Путешественников» Voyager, запущенный с Земли в 1977 году, за 28 лет полета удалился от Солнца на 97 а. е. (14,5 млрд. км) и является сегодня самым удаленным искусственным объектом. Voyager-1 преодолел границу гелиосферы, то есть области, где солнечный ветер встречается с межзвездной средой, в 2005 году. Теперь путь аппарата, летящего со скоростью 17 км/с, лежит в зону ударной волны. Voyager-1 будет работоспособен вплоть до 2020 года. Однако весьма вероятно, что сведения с Voyager-1 перестанут поступать на Землю уже в конце 2006 года. Дело в том, что в NASA намечено сокращение на 30% бюджета в части исследований Земли и Солнечной системы.
Самый тяжелый и самый большой космический объект:
Самым тяжелым выведенным на околоземную орбиту объектом была 3-я ступень американской ракеты «Сатурн 5» с космическим кораблем «Аполлон-15», весившая до выхода на промежуточную селеноцентрическую орбиту 140512 кг. Американский радиоастрономический спутник «Эксплорер-49», запущенный 10 июня 1973 г., весил всего 200 кг, но размах его антенн был равен 415 м.
Самая мощная ракета:
Советская космическая транспортная система «Энергия», впервые запущенная 15 мая 1987 г. с космодрома Байконур, имеет вес при полной нагрузке 2400 т и развивает тягу более 4 тыс. т. Ракета способна вывести на околоземную орбиту полезный груз массой до 140 м, максимальный диаметр — 16 м. В основном модуленая установка, используемая в СССР. К основному модулю прикреплены 4 ускорителя, каждый из которых имеет 1 двигатель РД 170, работающий на жидком кислороде и керосине. Модификация ракеты с 6 ускорителями и верхней ступенью способна вывести на околоземную орбиту полезный груз массой до 180 т, доставить на Луну груз массой 32 т и 27 т - на Венеру или Марс.
Рекорд дальности полета среди исследовательских аппаратов на солнечной энергии:
Космический зонд Stardust поставил своеобразный рекорд дальности полета среди всех исследовательских аппаратов на солнечной энергии — в настоящее время он удален от Солнца на расстояние в 407 миллионов километров. Основная цель автоматического аппарата - сближение с кометой, сбор пыли.
Первый амоходный аппарат на внеземных космических объектах:
Первый самоходный аппарат, предназначенный для работы на других планетах и их спутниках в автоматическом режиме, — советский «Луноход 1» (масса - 756 кг, длина с открытой крышкой - 4,42 м, ширина - 2,15 м, высота - 1,92 м), доставленный на Луну космическим аппаратом «Луна 17» и начавший движение в Море Дождей по команде с Земли 17 ноября 1970 г. Всего он проехал 10 км 540 м, преодолевая подъемы до 30°, пока не остановился 4 октября 1971 г., проработав 301 сутки 6 ч 37 мин. Прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты «Луноход-1» детально обследовал лунную поверхность площадью 80 тыс. м2, передал на Землю более 20 тыс. ее снимков и 200 телепанорам.
Рекорд скорости и дальности передвижения по Луне:
Рекорд скорости и дальности передвижения по Луне установил американский колесный луноход «Ровер», доставленный туда кораблем «Аполлон 16». Он развил скорость 18 км/ч вниз по склону и проехал расстояние 33,8 км.
Самый дорогой космический проект:
Общая стоимость американской программы полетов человека в космос, включая последнюю экспедицию на Луну «Аполлона 17», составила около 25.541.400.000 долларов. Первые 15 лет космической программы СССР, с 1958 по сентябрь 1973 г., по западным оценкам, стоили 45 млрд долл. Стоимость программы НАСА «Шаттл» (запуск кораблей многоразового использования) до старта «Колумбии» 12 апреля 1981 г. составила 9,9 млрд долл.
11.06.2010 00:10
Американский космический корабль Dawn недавно установил новый рекорд набора скорости — 25,5 тысячи км/час, опередив своего главного конкурента — зонд Deep Space 1. Такое достижение стало возможным благодаря установленному на аппарате сверхмощному ионному двигателю. Однако, по мнению специалистов NASA, это еще далеко не предел его возможностей.
Скорость американского космического аппарата Dawn достигла 5 июня рекордной величины — 25,5 тысячи км/час. Однако, по мнению ученых, в ближайшее время скорость корабля доберется и до отметки в 100 тысяч км/час.
Таким образом, благодаря уникальному двигателю, Dawn обошел своего предшественника — зонд Deep Space 1, экспериментальный автоматический космический аппарат, запущенный 24 октября 1998 года ракетой-носителем. Правда, Deep Space 1 пока сохраняет за собой звание станции, двигатели которой работали дольше всего. Но опередить "конкурента" в этой категории Dawn может уже в августе.
Основной задачей космического корабля, запущенного три года назад, является изучение астероида 4 Веста, к которому аппарат приблизится в 2011 году, и карликовой планеты Церера. Ученые надеются получить максимально точные данные о форме, размерах, массе, минеральном и элементном составе этих объектов, расположенных между орбитами Юпитера и Марса. Общий путь, который предстоит преодолеть аппарату Dawn, составляет 4 миллиарда 800 миллионов километров.
Так как в космическом пространстве нет воздуха, разогнавшись, корабль продолжает двигаться с набранной скоростью. На Земле это невозможно из-за замедления при трении. Использование в условиях безвоздушного пространства ионных двигателей позволило ученым сделать процесс постепенного приращения скорости космического аппарата Dawn максимально эффективным.
Принцип работы инновационного двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем. При этом, благодаря высокому отношению заряда к массе, становится возможным разогнать ионы до очень высоких скоростей. Таким образом, в двигателе можно достичь очень большого удельного импульса, что позволяет значительно уменьшить расход реактивной массы ионизированного газа (по сравнению с химической реакцией), но требует больших затрат энергии.
Три двигателя аппарата Dawn работают не постоянно, а включаются ненадолго в определенные моменты полета. К настоящему моменту они проработали в общей сложности 620 дней и израсходовали свыше 165 килограммов ксенона. Несложные расчеты показывают, что скорость зонда увеличивалась примерно на 100 км/ч каждые четыре дня. К концу восьмилетней миссии Dawn (хотя специалисты не исключают ее продления) суммарное время работы двигателей составит 2000 дней — почти 5,5 года. Такие показатели сулят, что скорость космического корабля достигнет 38,6 тысячи км/час.
Это может показаться небольшой величиной на фоне хотя бы первой космической скорости, с которой запускаются искусственные спутники Земли, но для межпланетного аппарата без каких-либо внешних ускорителей, не совершающего специальные маневры в гравитационном поле планет, такой результат и в самом деле примечателен.
