חקר חלל: היסטוריה, בעיות והצלחות

2024 מְחַבֵּר: Henry Conors | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-12 07:19

לאחרונה האנושות נכנסה לסף האלף השלישי. מה מצפה לנו בעתיד? ודאי שיהיו בעיות רבות הדורשות פתרונות מחייבים. לפי מדענים, בשנת 2050 מספר תושבי כדור הארץ יגיע למספר של 11 מיליארד אנשים. יתרה מכך, צמיחה של 94% תהיה במדינות מתפתחות ורק 6% במדינות המתועשות. בנוסף, מדענים למדו להאט את תהליך ההזדקנות, מה שמגדיל משמעותית את תוחלת החיים.

זה מוביל לבעיה חדשה - מחסור במזון. נכון לעכשיו, כחצי מיליארד בני אדם רעבים. מסיבה זו, כ-50 מיליון מתים מדי שנה. האכלה של 11 מיליארד ידרוש גידול של פי 10 בייצור המזון. בנוסף, יהיה צורך באנרגיה כדי להבטיח את חייהם של כל האנשים הללו. וזה מוביל לעלייה בייצור של דלק וחומרי גלם. האם כדור הארץ יעמוד בעומס כזה?

ובכן, אל תשכח את הזיהום הסביבתי. עם עלייה בקצבי הייצורלא רק המשאבים מתרוקנים, אלא שהאקלים של כדור הארץ משתנה. מכוניות, תחנות כוח ומפעלים פולטים כל כך הרבה פחמן דו חמצני לאטמוספירה עד שהופעת אפקט חממה לא רחוקה. עם עליית הטמפרטורה על פני כדור הארץ תחל הפשרת הקרחונים ועליית מפלס המים באוקיינוסים. כל זה ישפיע לרעה על תנאי החיים של אנשים. זה עלול אפילו להוביל לאסון.

בעיות אלו יסייעו בפתרון חקר החלל. תחשוב בעצמך. ניתן יהיה להעביר לשם מפעלים, לחקור את מאדים, הירח, להפיק משאבים ואנרגיה. והכל יהיה כמו בסרטים ובדפי יצירות מדע בדיוני.

אנרגיה מהחלל החיצון

כעת 90% מכל האנרגיה של כדור הארץ מתקבלת על ידי שריפת דלק בתנורים ביתיים, במנועי מכוניות ובדודי תחנות כוח. צריכת האנרגיה מוכפלת כל 20 שנה. כמה משאבי טבע יספיקו כדי לענות על הצרכים שלנו?

לדוגמה, אותו שמן? לדברי מדענים, זה יסתיים בעוד שנים רבות כמו ההיסטוריה של חקר החלל, כלומר בשנת 50. פחם יחזיק מעמד 100 שנים, וגז כ-40. אגב, אנרגיה גרעינית היא גם מקור מתכלה.

באופן תיאורטי, הבעיה של מציאת אנרגיה חלופית נפתרה עוד בשנות ה-30 של המאה הקודמת, כשהם הגיעו עם התגובה של היתוך תרמו-גרעיני. למרבה הצער, היא עדיין לא בשליטה. אבל גם אם תלמד לשלוט בו ולקבל אנרגיה בכמויות בלתי מוגבלות, זה יוביל להתחממות יתר של כדור הארץ ובלתי הפיךשינוי אקלים. האם יש דרך לצאת מהמצב הזה?

תעשיית התלת-ממד

כמובן, זהו חקר החלל. יש צורך לעבור מענף ה"דו מימד" ל"תלת מימד". כלומר, כל התעשיות עתירות האנרגיה צריכות להיות מועברות מפני השטח של כדור הארץ לחלל. אבל כרגע זה לא כדאי כלכלית לעשות זאת. העלות של אנרגיה כזו תהיה גבוהה פי 200 מחשמל שנוצר מחום על פני כדור הארץ. בנוסף, הזרקות מזומנים ענקיות ידרשו בניית תחנות מסלול גדולות. באופן כללי, עלינו לחכות עד שהאנושות תעבור את השלבים הבאים של חקר החלל, כאשר הטכנולוגיה תשתפר ועלות חומרי הבניין תפחת.

24/7 sun

לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ, אנשים השתמשו באור השמש. עם זאת, הצורך בו הוא לא רק בשעות היום. בלילה זה נחוץ הרבה יותר זמן: להאיר אתרי בנייה, רחובות, שדות במהלך עבודה חקלאית (זריעה, קציר) וכו'. ובצפון הרחוק, השמש אינה מופיעה כלל בשמים במשך שישה חודשים. האם ניתן להגדיל את שעות האור? עד כמה ריאלית יצירת שמש מלאכותית? ההתקדמות של היום בחקר החלל הופכת את המשימה הזו לניתנת לביצוע. מספיק רק להציב מכשיר מתאים במסלול כדור הארץ כדי להחזיר אור לכדור הארץ. במקביל, ניתן לשנות את עוצמתו.

מי המציא את המשקף?

ניתן לומר שההיסטוריה של חקר החלל בגרמניה החלה ברעיון ליצור מחזירי אור מחוץ לכדור הארץ, שהוצע על ידי המהנדס הגרמני הרמןאוברט ב-1929. ניתן לאתר את המשך הפיתוח שלו לעבודתו של המדען אריק קראפט מארה ב. כעת האמריקאים קרובים יותר מאי פעם ליישום הפרויקט הזה.

מבחינה מבנית, הרפלקטור הוא מסגרת שעליה נמתח סרט מתכתי פולימרי, המשקף את קרינת השמש. כיוון שטף האור יתבצע או על ידי פקודות מכדור הארץ, או אוטומטית, על פי תוכנית קבועה מראש.

יישום הפרויקט

ארצות הברית מתקדמת רצינית בחקר החלל והתקרבה ליישום הפרויקט הזה. כעת חוקרים אמריקאים את האפשרות להציב לוויינים מתאימים במסלול. הם ימוקמו ישירות מעל צפון אמריקה. 16 מראות מחזירות מותקנות יאריכו את שעות האור ב-2 שעות. שני מחזירי אור מתוכננים להישלח לאלסקה, מה שיגדיל את שעות האור שם ב-3 שעות. אם תשתמשו בלוויינים מחזירי אור כדי להאריך את היום בערים מגה, זה יספק להם תאורה איכותית וללא צל של רחובות, כבישים מהירים, אתרי בנייה, שללא ספק מועיל מבחינה כלכלית.

רפלקטורים ברוסיה

לדוגמה, אם חמש ערים שוות בגודלן למוסקבה מוארות מהחלל, אז הודות לחיסכון באנרגיה, העלויות ישתלמו תוך כ-4-5 שנים. יתרה מכך, מערכת הלוויינים המחזירי אור יכולה לעבור לקבוצת ערים אחרת ללא עלויות נוספות. ואיך יטהר האוויר אם האנרגיה תגיע לא מתחנות כוח מבעבעות, אלא מהחללמֶרחָב! המכשול היחיד ליישום הפרויקט הזה בארצנו הוא היעדר מימון. לכן, חקר החלל על ידי רוסיה אינו מתקדם מהר ככל שתרצה.

צמחים מחוץ לכדור הארץ

עברו יותר מ-300 שנה מאז גילוי הוואקום של א. טוריצ'לי. זה שיחק תפקיד עצום בפיתוח הטכנולוגיה. אחרי הכל, בלי להבין את הפיזיקה של ואקום, זה יהיה בלתי אפשרי ליצור לא אלקטרוניקה או מנועי בעירה פנימית. אבל כל זה חל על התעשייה על פני כדור הארץ. קשה לדמיין אילו הזדמנויות יעניק ואקום בעניין כמו חקר החלל. למה לא לגרום לגלקסיה לשרת אנשים על ידי בניית מפעלים שם? הם יהיו בסביבה אחרת לגמרי, בתנאים של ואקום, טמפרטורות נמוכות, מקורות רבי עוצמה של קרינת שמש וחוסר משקל.

עכשיו קשה להבין את כל היתרונות של הגורמים האלה, אבל אנחנו יכולים לומר בביטחון שסיכויים פנטסטיים פשוט נפתחים והנושא "חקירת חלל באמצעות בניית מפעלים מחוץ לכדור הארץ" הופך לרלוונטי מתמיד. אם קרני השמש מתרכזות ע"י מראה פרבולית, אז ניתן לרתך חלקים העשויים מסגסוגות טיטניום, נירוסטה וכו'. כאשר מתכות מתכות בתנאים יבשתיים, חודרים אליהן זיהומים. והטכנולוגיה זקוקה יותר ויותר לחומרים טהורים במיוחד. איך להשיג אותם? אתה יכול "להשהות" את המתכת בשדה מגנטי. אם המסה שלו קטנה, אז השדה הזה יחזיק אותו. במקרה זה, ניתן להמיס את המתכת על ידי העברת זרם בתדר גבוה דרכה.

בחוסר משקל, ניתן להמיס חומרים בכל מסה וגודל. לא נחוץללא תבניות, ללא כור היתוך ליציקה. כמו כן, אין צורך בשחזה והברקה לאחר מכן. והחומרים יומסו בתנורים רגילים או סולאריים. בתנאי ואקום ניתן לבצע "ריתוך קר": משטחי מתכת מנוקים ומותאמים יוצרים חיבורים חזקים מאוד.

בתנאים יבשתיים, לא ניתן יהיה לייצר גבישים מוליכים למחצה גדולים ללא פגמים, המפחיתים את איכות המיקרו-מעגלים וההתקנים המיוצרים מהם. הודות לחוסר משקל ואקום, ניתן יהיה להשיג קריסטלים בעלי התכונות הרצויות.

ניסיונות ליישם רעיונות

הצעדים הראשונים ביישום הרעיונות הללו נעשו בשנות ה-80, כאשר חקר החלל בברית המועצות היה בעיצומו. ב-1985 שיגרו מהנדסים לוויין למסלול. שבועיים לאחר מכן, הוא מסר דגימות של חומרים לכדור הארץ. השקות כאלה הפכו למסורת שנתית.

באותה שנה פותח פרויקט "טכנולוגיה" בעמותת "סליוט". תוכנן לבנות חללית במשקל 20 טון ומפעל במשקל 100 טון. המכשיר צויד בקפסולות בליסטיות, שהיו אמורות לספק מוצרים מיוצרים לכדור הארץ. הפרויקט מעולם לא יצא לפועל. אתה תשאל למה? זו בעיה סטנדרטית של חקר החלל - חוסר מימון. זה רלוונטי בתקופתנו.

יישובי חלל

בתחילת המאה ה-20 פורסם סיפור פנטסטי מאת K. E. Tsiolkovsky "מחוץ לכדור הארץ". בו הוא תיאר את היישובים הגלקטיים הראשונים. כרגע, מתייש הישגים מסוימים בחקר החלל, אתה יכול לקחת על עצמך את היישום של הפרויקט הפנטסטי הזה.

בשנת 1974, ג'רארד אוניל, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת פרינסטון, פיתח ופרסם פרויקט ליישוב הגלקסיה. הוא הציע למקם יישובי חלל בנקודת השחרור (המקום שבו כוחות המשיכה של השמש, הירח וכדור הארץ מבטלים זה את זה). כפרים כאלה תמיד יהיו במקום אחד.

O^'ניל מאמין שבשנת 2074 רוב האנשים יעברו לחלל ויהיו להם משאבי מזון ואנרגיה בלתי מוגבלים. האדמה תהפוך לפארק ענק, נקי מתעשיה, שבו תוכלו לבלות את החופשות שלכם.

מושבה מודל O^'Nile

חקר חלל שליו, הפרופסור מציע להתחיל בבניית דגם ברדיוס של 100 מטר. מתקן זה יכול להכיל עד 10,000 איש. המשימה העיקרית של היישוב הזה היא לבנות את הדגם הבא, שאמור להיות גדול פי 10. קוטר המושבה הבאה גדל ל-6-7 קילומטרים, והאורך גדל ל-20.

בקהילה המדעית סביב פרויקט O^'נילוס, המחלוקות עדיין לא שוככות. במושבות שהוא מציע, צפיפות האוכלוסין בערך כמו בערים יבשתיות. וזה די הרבה! במיוחד כשחושבים שבסופי שבוע אי אפשר לצאת מהעיר שם. מעטים האנשים שרוצים להירגע בפארקים צפופים. בקושי ניתן להשוות את זה לתנאי החיים על פני כדור הארץ. ואיך יהיו הדברים עם התאמה פסיכולוגית ורצון להחליף מקום בחללים הסגורים הללו?האם אנשים ירצו לגור שם? האם יישובי החלל יהפכו למקומות התפשטות של אסונות וסכסוכים גלובליים? כל השאלות האלה עדיין פתוחות.

מסקנה

במעיים של מערכת השמש מונחת כמות בלתי נתפסת של משאבי חומר ואנרגיה. לכן, חקר החלל האנושי צריך להיות בראש סדר העדיפויות. אחרי הכל, אם יצליח, המשאבים שיתקבלו ישמשו לטובת האנשים.

עד כה, האסטרונאוטיקה עושה את צעדיה הראשונים בכיוון זה. אנחנו יכולים לומר שזה ילד, אבל עם הזמן הוא יהפוך למבוגר. הבעיה העיקרית של חקר החלל היא לא חוסר רעיונות, אלא חוסר מימון. דרושים משאבים חומריים עצומים. אבל אם נשווה אותם עם עלות החימוש, אז הכמות לא כל כך גדולה. לדוגמה, הפחתה של 50% בהוצאה הצבאית העולמית תאפשר שלוש משלחות למאדים בשנים הקרובות.

בתקופתנו, האנושות צריכה להיות חדורה ברעיון של אחדות העולם ולשקול מחדש את סדרי העדיפויות לפיתוח. והחלל יהיה סמל לשיתוף פעולה. עדיף לבנות מפעלים על מאדים ועל הירח, ובכך להועיל לכל האנשים, מאשר להכפיל את הפוטנציאל הגרעיני העולמי שכבר מנופח. יש אנשים שטוענים שחקר החלל יכול לחכות. מדענים בדרך כלל עונים להם כך: "כמובן, אולי, כי היקום יהיה קיים לנצח, אבל אנחנו, למרבה הצער, לא נעשה."