Setelah 50 tahun, umat manusia berencana untuk kembali ke bulan, dan beberapa saat kemudian memprediksi penerbangan ke Mars. Namun, kecil kemungkinan bahwa orang-orang dalam waktu dekat ditakdirkan untuk secara signifikan menjauh dari orbit bumi: banyak faktor yang mengganggu hal ini.
Luar angkasa bukan hanya yang terakhir tetapi juga perbatasan paling berbahaya. Ini adalah lingkungan yang paling ekstrim yang mungkin, tetapi melalui itu jalan menuju dunia baru terletak. Untuk mendapatkannya, seseorang harus menciptakan mesin baru, belajar menahan radiasi, tidak mati karena goresan yang tidak disengaja dan tidak menjadi gila. Apa itu mungkin?
Dengan pengiriman rumah
Saat bepergian ke exoplanet (badan antariksa di luar tata surya), masalah utama bagi peneliti modern - baik makhluk hidup maupun automata - bukanlah kondisi objek studi yang tidak diketahui, tetapi waktu itu sendiri yang diperlukan untuk kegiatan semacam itu. NASA menyoroti masalah utama yang akan muncul karena fakta bahwa dengan perkembangan teknologi yang paling optimal, perjalanan akan memakan waktu bertahun-tahun.
Saat ini, mesin utama didasarkan pada proses kimia: bahan bakar dan pengoksidasi dibakar untuk membentuk gas panas. Karena pemanasan, gas buang keluar dengan kecepatan tinggi dari nosel roket, mendorong roket ke arah yang berlawanan. Sayangnya, mesin seperti itu menyisakan sedikit ruang untuk bermanuver bagi seseorang, karena laju aliran gas dibatasi oleh suhu pembakaran. Bahkan secara teoritis, perjalanan ke bintang-bintang dengan mesin dengan penggerak kimia tidak realistis dengan tingkat teknologi saat ini. Jadi, pesawat ruang angkasa, yang paling jauh dari Bumi, Voyager-1, yang diluncurkan pada 1977, menempuh jarak lebih dari 21 miliar km dalam 40 tahun. Ini adalah, tanpa melebih-lebihkan, angka astronomis, tetapi bahkan dalam keadaan ini, Voyager-1 akan mencapai bintang AC +79 3888 (17 tahun cahaya dari Matahari), ke arah mana ia terbang dengan kecepatan sekitar 62.000 km / jam, hanya setelah 40.000 tahun.
Pesawat luar angkasa modern mampu mengembangkan kecepatan yang lebih tinggi. Misalnya, satelit buatan Jupiter, Juno, mampu mencapai sekitar 250.000 km / jam, sedangkan Parker Solar Probe yang baru diluncurkan akan berakselerasi hingga 692.000 km / jam. Tetapi dalam proyek-proyek ini, kecepatan tinggi dicapai, antara lain, karena manuver gravitasi: probe lewat di dekat planet, dan membawanya "bersamanya", mempercepatnya ke kecepatan orbitnya. Ini nyaman di dalam sistem kita, tetapi tidak cukup untuk perjalanan cepat ke bintang: tidak akan ada objek untuk manuver gravitasi di luar tata surya. Selain itu, semakin jauh sebuah planet dari bintang, semakin lambat ia bergerak.
Salah satu solusi yang mungkin untuk masalah ini adalah penggerak ion. Prinsip operasinya didasarkan pada penciptaan daya dorong jet berdasarkan gas terionisasi: elektron dipisahkan dari molekul, dan ion bermuatan yang dihasilkan dipercepat di medan listrik. Dengan demikian, dimungkinkan untuk mencapai laju aliran zat yang lebih tinggi dari nosel, selain itu, pendekatan ini lebih hemat energi (lebih sedikit bahan bakar yang digunakan untuk akselerasi). Hasilnya, mesin ion secara teoritis memungkinkan untuk mencapai kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya: menurut para peneliti, Mars dapat dicapai hanya dalam 39 hari, bukan tujuh bulan, yang secara total akan dihabiskan dalam perjalanan ke Planet Merah dengan modul InSight, yang akan mendarat di Mars November ini. Sayangnya, pendorong ion yang ada terlalu lemah dan hanya dapat digunakan untuk koreksi orbit.
Video promosi:
Di Rusia, perusahaan negara "Rosatom" terlibat dalam proyek mesin nuklir untuk kosmonautika, detailnya belum diungkapkan.
Pendekatan yang lebih radikal, setidaknya untuk kolonisasi tata surya, dapat berupa mesin roket nuklir. Sumber nuklir dipanaskan oleh peluruhan zat radioaktif, memanaskan fluida kerja, yang dapat mengalir keluar dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dan pengoksidasi dalam mesin kimia. Mereka mencoba menerapkan pendekatan ini pada awal era luar angkasa, selama Perang Dingin. Namun, hingga saat ini penggunaannya terkendala oleh dua faktor. Tidak diinginkan membuang sejumlah besar zat radioaktif ke orbit: seperti yang diperlihatkan oleh praktik, terkadang zat radioaktif dapat mundur. Selain itu, mesin semacam itu membutuhkan pendinginan yang serius, dan di luar angkasa, panas hanya dapat dilepaskan melalui radiasi, yang membawa energi secara relatif lambat, yang membatasi tenaga mesin nuklir. Mesin nuklir yang lemah lebih mudah diganti dengan mesin ion yang tidak terlalu berbahaya bagi Bumi atau mesin jet yang lebih dikenal dengan bahan bakar kimia.
Dengan menggunakan material dan teknologi modern, berbagai negara sekarang mencoba mengembangkan model mesin nuklir dan ion yang lebih kuat. Secara potensial, mereka akan membutuhkan beberapa bulan untuk sampai ke Saturnus (untuk misi Cassini, jalur ini memakan waktu tujuh tahun). Saat ini, mesin nuklir sedang dikembangkan, misalnya, di Amerika Serikat: pada 2017, NASA dan BWXT Nuclear Energy menandatangani kontrak untuk mengembangkan mesin tersebut. Di Rusia, perusahaan negara Rosatom terlibat dalam proyek mesin nuklir untuk kosmonautika, detailnya belum diungkapkan.
Lingkungan berbahaya
Bahkan dengan adanya mesin yang memungkinkan mencapai planet yang jauh atau bahkan bintang dalam hitungan bulan atau tahun, pertanyaan tentang keselamatan awak kapal semacam itu tetap terbuka. Dan ancaman utamanya bukanlah alien atau asteroid, tapi radiasi. Radiasi pengion dapat merusak DNA, menyebabkan masalah dalam pengoperasian hampir semua sistem tubuh dan membatalkan semua, bahkan perusahaan luar angkasa yang paling bijaksana yang melibatkan seseorang.
Jika kita berbicara tentang opsi yang lebih terjangkau hari ini (penerbangan ke Mars), maka radiasilah yang menjadi salah satu masalah utama yang akan dihadapi astronot. Jika di Bumi seseorang dilindungi oleh atmosfer dan medan magnet planet, maka kosmonot di ISS sudah terpapar radiasi sepuluh kali lebih kuat. Penerbangan ke Planet Merah dengan tingkat perkembangan teknologi saat ini akan memakan waktu sekitar 7 bulan. Untuk ini harus ditambahkan waktu yang dihabiskan di Mars, yang tidak memiliki medan magnet pelindung dan atmosfer bumi yang padat, dan juga jalan pulang harus diperhitungkan. Meringkas semua risiko, hanya ancaman radiasi yang dapat membuat tiket ke planet keempat dari Matahari mematikan. Karena itu, misalnya,Orion yang sedang dikembangkan oleh Lockheed Martin akan dilengkapi dengan tempat berlindung khusus jika terjadi aktivitas matahari yang berlebihan dan pelepasan partikel radioaktif yang besar. Perhatikan bahwa solusi serupa saat ini digunakan di ISS.
Sejak zaman kuno, aktivitas vulkanik di Bulan dan Mars dapat menyebabkan terowongan sepanjang beberapa kilometer hingga selebar 1 km.
Jika kita berbicara tentang ekspansi planet, maka untuk ini, para ilmuwan mengusulkan untuk menggunakan perisai magnet atau terraforming di masa depan. Ada pilihan anggaran: Peneliti Italia mengusulkan konsep untuk penyelesaian apa yang disebut tabung lava - saluran dalam ketebalan planet, terbentuk selama pendinginan lava yang tidak merata. Radiasi dari luar angkasa di dalamnya akan minimal, karena akan dilemahkan oleh lapisan atas Mars. Dalam hal ini, badai dan ancaman lain di planet dengan atmosfer juga tidak ditakuti.
Diasumsikan bahwa sejak zaman kuno aktivitas vulkanik di Bulan dan Mars, terowongan sepanjang beberapa kilometer hingga selebar 1 km dapat bertahan, dalam kegelapan yang dengannya sejarah kolonisasi benda langit oleh manusia dapat dimulai dengan baik.
Selain radiasi, seseorang masih harus memecahkan banyak masalah: untuk memastikan pasokan oksigen yang tidak terputus dan dapat diandalkan, untuk menyelesaikan masalah dengan nutrisi, belajar bergaul dengan orang yang sama untuk waktu yang lama, dll. Tak perlu dikatakan bahwa selama misi bersyarat bahkan ke planet terdekat, astronot harus menyelesaikan masalah medis mereka sendiri, misalnya, menghilangkan usus buntu? Saat ini, setiap orang yang pergi ke luar angkasa menjalani banyak tes, tetapi tidak mungkin untuk memastikan semuanya. Seperti yang ditunjukkan oleh para peneliti, tim beranggotakan enam orang selama 900 hari perjalanan ke Mars hampir pasti akan menghadapi setidaknya satu kasus ketika salah satu anggota kru membutuhkan bantuan segera. Beberapa harapan diberikan oleh eksperimen Rusia-Eropa "Mars-500"selama enam orang awak di ruang tertutup di Bumi berhasil hidup "dalam penerbangan" selama 520 hari, mengatasi masalah psikologis dan medis.
Ruang sayang
Pendanaan adalah tulang punggung proyek luar angkasa, dan sebagian besar proyek luar angkasa yang belum terealisasi telah gagal pada tahap ini. Bahkan proyek yang sepenuhnya otomatis seperti penjelajah Curiosity bernilai miliaran dolar. Penerbangan seorang pria ke Mars diperkirakan lebih mahal.
Bahkan proyek di mana tidak perlu memikirkan sistem pendukung kehidupan untuk orang-orang sering menghadapi masalah pendanaan karena mahalnya biaya teknologi. Misalnya, biaya Teleskop Pengorbit James Webb telah melebihi $ 9 miliar, dan direncanakan untuk diluncurkan ke luar angkasa 10 tahun yang lalu. Jika kita berbicara tentang biaya misi berawak, contoh yang paling mencolok adalah proyek Stasiun Luar Angkasa Internasional. Diperkirakan $ 150 miliar dan merupakan salah satu struktur teknik termahal di dunia.
Selain itu, mendanai satu proyek sendiri tidak menjamin keberhasilannya. Proyek semacam itu membutuhkan basis ilmiah yang berkembang dengan baik, serta sarana dan prasarana produksi yang mampu mendukung stasiun. AS sendiri menghabiskan $ 3 miliar untuk ini setiap tahun.
Menurut perhitungan NASA, biaya pengembangan, persiapan dan pelaksanaan misi ke Mars dalam waktu 30 tahun mungkin melebihi $ 450 miliar Menurut beberapa perkiraan, total biaya proyek ini akan menjadi $ 1,5 triliun! Jumlah yang fantastis dengan latar belakang anggaran Badan Antariksa Amerika, yang rata-rata mencapai $ 20 miliar per tahun. Bahkan seluruh volume pasar modern untuk layanan dan teknologi ruang angkasa mencapai $ 350 miliar. Jadi, biaya ekspedisi tidak kalah pentingnya dengan masalah radiasi ruang angkasa.
