Po 50 letech se lidstvo chystá vrátit na Měsíc ao něco později předpovídá let na Mars. Je však nepravděpodobné, že lidé v blízké budoucnosti budou předurčeni k tomu, aby se významně vzdálili od zemské oběžné dráhy: mnoho faktorů s tím naráží.
Vesmír není jen poslední, ale také nejnebezpečnější hranicí. To je nejextrémnější z možných prostředí, ale právě skrze ni leží cesta do nových světů. Aby se k nim člověk dostal, bude muset vymyslet nové motory, naučit se odolávat záření, nezemřít náhodným poškrábáním a nezbláznit se. Je to možné?
S dodávkou domů
Při cestování do exoplanet (vesmírných těl mimo sluneční soustavu) nebudou hlavním problémem moderních vědců - živých i automatů - neznámé podmínky studovaných předmětů, ale čas potřebný pro takový podnik. NASA zdůraznila hlavní problémy, které vyvstanou v důsledku skutečnosti, že s nejoptimálnějším vývojem technických prostředků bude cesta trvat roky.
V dnešní době jsou hlavní motory založeny na chemických procesech: palivo a oxidační činidlo jsou spalovány za vzniku horkého plynu. V důsledku zahřívání vytékají výfukové plyny vysokou rychlostí z trysky rakety a tlačí raketu v opačném směru. Bohužel, takové motory nechávají malý manévrovací prostor pro osobu, protože rychlost toku plynu je omezena teplotou spalování. I teoreticky je výlet ke hvězdám u motorů s chemickým pohonem nereálný se současnou úrovní technologie. Kosmická loď, nejvzdálenější od Země, Voyager-1, která byla vypuštěna v roce 1977, tedy za 40 let překonala 21 miliard km. Toto je bez nadsázky astronomická postava, ale i v tomto stavu dosáhne Voyager-1 hvězdu AC +79 3888 (17 světelných let od Slunce), k níž letí rychlostí asi 62 000 km / h, až po 40 000 let.
Moderní kosmické sondy jsou schopny vyvinout ještě vyšší rychlosti. Například umělý satelit Juno společnosti Jupiter je schopen dosáhnout přibližně 250 000 km / h, zatímco nedávno spuštěná sluneční sondy Parker zrychlí na 692 000 km / h. V těchto projektech je však vysoká rychlost dosažena mimo jiné v důsledku gravitačních manévrů: sonda prochází poblíž planety a přenáší ji „s sebou“, čímž ji zrychluje na svou orbitální rychlost. To je výhodné v našem systému, ale nestačí to pro rychlý pohyb ke hvězdám: mimo sluneční soustavu nebudou žádné předměty pro gravitační manévr. Navíc, čím dále je planeta od hvězdy, tím pomaleji se pohybuje.
Jedním z možných řešení problému je iontová jednotka. Princip jeho činnosti je založen na vytvoření tryskového tahu založeného na ionizovaném plynu: elektrony jsou roztrženy z molekul a výsledné nabité ionty jsou urychleny v elektrickém poli. Je tedy možné dosáhnout vyšších průtoků látky z trysek, navíc je tento přístup energeticky účinnější (méně energie je spotřebováno na zrychlení). Výsledkem je, že iontové motory teoreticky umožňují dosáhnout bezprecedentních rychlostí: podle vědců může být Mars dosažen za pouhých 39 dní místo sedmi měsíců, což bude celkem vynaloženo na cestě k Rudé planetě modulem InSight, který má přistát na Marsu letos v listopadu. Existující iontové trysky jsou bohužel příliš slabé a lze je použít pouze pro korekci orbity.
Propagační video:
V Rusku se státní podnik „Rosatom“zabývá projektem jaderného motoru pro kosmonautiku, podrobnosti nebyly zveřejněny.
Radikálnějším přístupem, alespoň pro kolonizaci sluneční soustavy, by mohly být jaderné raketové motory. Jaderný zdroj je zahříván rozpadem radioaktivní látky a zahřívá pracovní tekutinu, která může vytékat mnohem rychleji než ta, která je výsledkem spalování paliva a oxidačního činidla v chemickém motoru. Pokusili se aplikovat tento přístup na začátku kosmického věku, během studené války. Až dosud je však jejich použití omezováno dvěma faktory. Je nežádoucí házet velké množství radioaktivních látek na oběžné dráze: jak ukazuje praxe, někdy se může vrátit. Navíc takový motor vyžaduje seriózní chlazení a v prostoru může být teplo uvolňováno pouze zářením, které odvádí energii relativně pomalu, což omezuje výkon jaderných motorů. Slabé jaderné motory se snáze nahradí iontovými motory, které jsou pro Zemi méně nebezpečné nebo známé proudové motory poháněné chemickým palivem.
S využitím moderních materiálů a technologií se různé země nyní snaží vyvinout výkonnější modely jaderných a iontových motorů. Potenciálně umožní několik měsíců dostat se do Saturn (pro misi Cassini tato cesta trvala sedm let). Dnes se jaderné motory vyvíjejí například ve Spojených státech: v roce 2017 podepsaly NASA a BWXT Nuclear Energy smlouvu na vývoj motoru. V Rusku se státní podnik Rosatom zabývá projektem jaderného motoru pro kosmonautiku, podrobnosti nebyly zveřejněny.
Nebezpečné prostředí
I v přítomnosti motorů, které umožňují dosáhnout vzdálených planet nebo hvězd během několika měsíců nebo let, zůstává otázka bezpečnosti posádky takové lodi otevřená. A hlavní hrozbou nebudou mimozemšťané nebo asteroidy, ale záření. Ionizující záření může poškodit DNA, způsobit problémy při provozu téměř všech tělních systémů a zrušit jakýkoli, dokonce i nejpřemýšlivější vesmírný podnik, který zahrnuje člověka.
Pokud dnes hovoříme o cenově dostupnější variantě (let na Mars), stává se jedním z hlavních problémů, kterým budou astronauti čelit, záření. Pokud je na Zemi člověk chráněn atmosférou a magnetickým polem planety, jsou již kosmonauti na ISS již desetkrát silnější. Let na Rudou planetu se současnou úrovní technologického vývoje bude trvat asi 7 měsíců. K tomu je třeba přidat čas strávený na Marsu, který nemá ochranné magnetické pole a hustou zemskou atmosféru, a také cesta zpět. Když shrneme všechna rizika, pouze radiační hrozba může udělat smrtící lístek na čtvrtou planetu od Slunce. Proto napříkladOrion vyvíjený společností Lockheed Martin bude vybaven speciálně chráněným krytem pro případ nadměrné sluneční aktivity a velkého úniku radioaktivních částic. Všimněte si, že podobné řešení se v současné době používá v ISS.
Od pradávna mohla sopečná činnost na Měsíci a na Marsu ponechat mnoho kilometrů tunelů až do šířky 1 km.
Pokud mluvíme o planetární expanzi, navrhnou vědci v budoucnu použití magnetických štítů nebo terraformování. Existuje možnost rozpočtu: italští vědci navrhli koncept osídlení tzv. Lávových trubek - kanálů v tloušťce planety, které se vytvořily během nerovnoměrného chlazení lávy. Záření z vesmíru v nich bude minimální, protože bude oslabeno horními vrstvami Marsu. V tomto případě se bouře a další hrozby na planetách s atmosférou nebojí.
Předpokládá se, že od starověku sopečné činnosti na Měsíci a na Marsu mohlo zůstat mnoho kilometrů tunelů až do šířky 1 km, v temnotě, ve které by mohla začít historie kolonizace nebeských těles člověkem.
Kromě záření musí člověk ještě vyřešit mnoho problémů: zajistit nepřetržitý a spolehlivý přísun kyslíku, vyřešit problém s výživou, naučit se spolu se stejnými lidmi na dlouhou dobu atd. Není třeba říkat, že během podmíněného úkolu i na nejbližší planety budou muset astronauti řešit zdravotní problémy sami, například odstraněním slepého střeva? V tuto chvíli prochází každý, kdo jde do vesmíru, četné testy, ale je prostě nemožné pojistit se proti všem. Jak vědci zdůraznili, šestičlenný tým během 900denní plavby na Mars bude téměř nevyhnutelně čelit alespoň jednomu případu, kdy jeden z členů posádky potřebuje naléhavou pomoc. Nějaká naděje je dána rusko-evropským experimentem „Mars-500“během kterého posádka šesti lidí v uzavřené místnosti na Zemi úspěšně žila "v letu" po dobu 520 dnů, vypořádala se s psychologickými a zdravotními problémy.
Vážený prostor
Financování je páteří vesmírných projektů a drtivá většina nerealizovaných vesmírných projektů v této fázi selhala. Dokonce i plně automatizované projekty, jako je Kuriozita, stojí za miliardy dolarů. Odlet muže na Mars se odhaduje občas dražší.
Dokonce i projekty, kde není třeba přemýšlet o systémech podpory života lidí, často čelí problémům s financováním kvůli vysokým nákladům na technologii. Například náklady na orbitální dalekohled James Webb již přesáhly 9 miliard dolarů a bylo plánováno jejich uvedení do vesmíru před 10 lety. Pokud mluvíme o nákladech na mise s posádkou, nejvýraznějším příkladem byl projekt Mezinárodní vesmírné stanice. Odhaduje se na 150 miliard dolarů a je jednou z nejdražších inženýrských struktur na světě.
Samotné financování jednoho projektu navíc nezaručuje jeho úspěch. Tyto projekty vyžadují dobře rozvinutou vědeckou základnu, jakož i výrobní zařízení a infrastrukturu schopnou stanici podporovat. Jen USA na to utratí ročně 3 miliardy dolarů.
Podle výpočtů NASA mohou náklady na vývoj, přípravu a realizaci mise na Mars do 30 let přesáhnout 450 miliard dolarů. Podle některých odhadů budou celkové náklady projektu 1,5 bilionu dolarů! Fantastická částka na pozadí rozpočtu American Aerospace Agency, která v průměru činí zhruba 20 miliard dolarů ročně. Dokonce i celý objem moderního trhu kosmických služeb a technologií dosahuje 350 miliard dolarů, takže náklady na expedici nejsou o nic méně problémem než kosmické záření.