50 aasta pärast plaanib inimkond pöörduda tagasi Kuule ja veidi hiljem ennustab lend Marsile. Siiski on ebatõenäoline, et lähitulevikus on inimesed määratud maa orbiidilt märkimisväärselt eemalduma: paljud tegurid segavad seda.
Kosmos pole mitte ainult viimane, vaid ka kõige ohtlikum piir. See on võimalikest keskkondadest kõige ekstreemsem, kuid just selle kaudu asub tee uude maailma. Nendeni jõudmiseks peab inimene leiutama uued mootorid, õppima vastu pidama kiirgusele, mitte surema juhusliku kriimustuse eest ega tohi hulluks minna. Kas see on võimalik?
Koos kojuveoga
Eksoplaneetide (päikesesüsteemist väljaspool asuvate kosmosekehade) reisimisel ei saa tänapäevaste uurijate - nii elavate kui ka automatiseeritud - peamiseks probleemiks õppeobjektide avastamata tingimused, vaid selliseks ettevõtmiseks vajalik aeg ise. NASA tõi välja peamised probleemid, mis tekivad seoses sellega, et tehniliste vahendite optimaalseima väljatöötamise korral võtab teekond aastaid.
Tänapäeval põhinevad peamised mootorid keemilistel protsessidel: kuuma gaasi saamiseks põletatakse kütus ja oksüdeerija. Kuumutamise tõttu voolavad raketiotsikust suurel kiirusel välja heitgaasid, surudes raketi vastupidises suunas. Paraku jätavad sellised mootorid inimesele vähe manööverdamisruumi, kuna gaasi voolukiirus on põlemistemperatuuri poolt piiratud. Isegi teoreetiliselt on tähega sõit keemilise tõukejõuga mootoritega praeguse tehnoloogia taseme juures ebareaalne. Niisiis hõlmas Maast kõige kaugemal asuv kosmoselaev Voyager-1, mis käivitati 1977. aastal, 40 aasta jooksul üle 21 miljardi km. See on ilma liialduseta astronoomiline kuju, kuid isegi sellises olukorras jõuab Voyager-1 tähe AC +79 3888 (Päikesest 17 valgusaasta kaugusel) suunas, mille poole ta lendab kiirusega umbes 62 000 km / h, alles pärast 40 000 aastat vana.
Kaasaegsed kosmosesondid on võimelised arendama veelgi suuremat kiirust. Näiteks Jupiteri tehissatelliit Juno on võimeline saavutama kiirust umbes 250 000 km / h, hiljuti käivitatud Parker Solar Probe kiirendab aga 692 000 km / h. Kuid nendes projektides saavutatakse kiire kiirus muu hulgas tänu gravitatsioonilistele manöövritele: sond möödub planeedi lähedal ja ta kannab selle ära "endaga", kiirendades seda oma orbitaalkiirusele. See on meie süsteemis mugav, kuid mitte piisav tähtede kiireks reisimiseks: väljaspool Päikesesüsteemi ei toimu gravitatsiooni manööverdamiseks ühtegi objekti. Lisaks, mida kaugemal on täht tähest, seda aeglasemalt ta liigub.
Üks võimalikke lahendusi probleemile on iooniajam. Selle tööpõhimõte põhineb ioniseeritud gaasil põhineva joa tõukejõu loomisel: elektronid rebitakse molekulidest ja saadud laetud ioonid kiirendatakse elektriväljas. Seega on võimalik saavutada pihustitest kõrgemad aine voolukiirused, lisaks on see lähenemisviis energiatõhusam (kiirendusele kulub vähem kütust). Selle tulemusel võimaldavad ioonmootorid teoreetiliselt saavutada enneolematu kiiruse: teadlaste sõnul pääseb Marsi seitsme kuu asemel kõigest 39 päevaga, mis kokku kulub teel Punasele planeedile InSight-mooduli abil, mis tänavu novembril Marsile maandub. Kahjuks on olemasolevad ioontraktorid liiga nõrgad ja neid saab kasutada ainult orbiidi korrigeerimiseks.
Reklaamvideo:
Venemaal tegeleb kosmonautika tuumamootori projektiga riigiettevõte "Rosatom"
Radikaalsemaks lähenemiseks, vähemalt Päikesesüsteemi koloniseerimiseks, võivad olla tuumarakettmootorid. Tuumaallikat kuumutatakse radioaktiivse aine lagunemise tagajärjel, kuumutades töövedelikku, mis võib välja voolata palju suurema kiirusega kui see, mis tuleneb kütuse ja oksüdeerija põlemisest keemimootoris. Nad üritasid seda lähenemisviisi rakendada kosmoseajastu alguses, külma sõja ajal. Kuid seni on nende kasutamist piiranud kaks tegurit. On ebasoovitav visata orbiidile suurt hulka radioaktiivseid aineid: nagu praktika näitab, võib see mõnikord tagasi kukkuda. Lisaks vajab selline mootor tõsist jahutamist ning kosmoses saab soojust eraldada vaid kiirgus, mis kulutab energiat suhteliselt aeglaselt, mis piirab tuumamootorite võimsust. Nõrku tuumamootorit on lihtsam asendada ioonmootoritega, mis on Maa jaoks vähem ohtlikud, või tuttavamatele reaktiivmootoritele, mida käitatakse keemilise kütusega.
Kaasaegseid materjale ja tehnoloogiaid kasutades üritavad erinevad riigid välja töötada võimsamaid tuuma- ja ioonmootorite mudeleid. Potentsiaalselt võimaldavad nad mitmeks kuuks Saturnisse pääseda (Cassini missiooni jaoks kulus see tee seitse aastat). Täna töötatakse tuumamootoreid näiteks USA-s: NASA ja BWXT Nuclear Energy kirjutasid 2017. aastal alla mootori arendamiseks. Venemaal tegeleb kosmonautika tuumamootori projektiga riigiettevõte Rosatom, üksikasju pole avaldatud.
Ohtlik keskkond
Isegi mootorite juuresolekul, mis võimaldavad kuude või aastate jooksul jõuda kaugete planeetide või isegi tähtedeni, jääb sellise laeva meeskonna ohutuse küsimus lahtiseks. Ja peamine oht ei ole tulnukad ega asteroidid, vaid kiirgus. Ioniseeriv kiirgus võib kahjustada DNA-d, põhjustada probleeme peaaegu kõigi kehasüsteemide töös ja tühistada inimese osalusel kõik, isegi kõige läbimõeldumad kosmoseettevõtted.
Kui me räägime täna taskukohasemast võimalusest (lend Marsile), siis just kiirgus on saamas üheks peamiseks probleemiks, millega astronaudid silmitsi seisavad. Kui Maal kaitseb inimest atmosfäär ja planeedi magnetväli, siis juba ISS-is puutuvad kosmonautid kiirgusega kokku kümme korda tugevamaks. Lend Punasele planeedile praeguse tehnoloogia arengutasemega võtab umbes 7 kuud. Sellele tuleb lisada aeg, mis kulub Marsil, millel pole kaitsvat magnetvälja ja tihedat atmosfääri, ning tuleb arvestada ka tagasiteega. Kui kõik riskid kokku võtta, saab ainult kiirgusoht Päikeselt surmava pileti neljandale planeedile. Seetõttu näiteksLockheed Martini arendatav Orion varustatakse spetsiaalse kaitstud varjualusega liigse päikese aktiivsuse ja radioaktiivsete osakeste suure eraldumise korral. Pange tähele, et sarnast lahendust kasutatakse praegu ka ISS-is.
Iidsetest aegadest võis vulkaaniline aktiivsus Kuul ja Marsil jätta palju kilomeetreid kuni 1 km laiuseid tunnelid.
Kui me räägime planeetide laienemisest, siis selleks teevad teadlased ettepaneku kasutada tulevikus magnetilisi kilpe või terraforme. On olemas eelarvevõimalus: Itaalia teadlased pakkusid välja nn laavatorude - planeedi paksuses kanalite -, mis moodustuvad laava ebaühtlase jahutamise ajal, asustamise kontseptsiooni. Kiirgus kosmosest neis on minimaalne, kuna seda nõrgendavad Marsi ülemised kihid. Sel juhul ei karda ka torme ega muid ohte atmosfääriga planeetidel.
Eeldatakse, et iidsetest Kuu ja Marsi vulkaanilise aktiivsuse aegadest võis jääda palju kilomeetreid kuni 1 km laiuseid tunnelid, mille pimeduses võis hästi alata taevakehade koloniseerimise ajalugu inimese poolt.
Lisaks kiirgusele peab inimene lahendama veel palju probleeme: tagama katkematu ja usaldusväärse hapnikuvarustuse, lahendama toitumisega seotud probleemi, õppima pikka aega samade inimestega hakkama saama jne. Ütlematagi selge, et tingimusliku missiooni ajal isegi lähimatele planeetidele peavad astronaudid iseseisvalt lahendama meditsiinilised probleemid, näiteks eemaldades pimesoolepõletiku? Praegu läbivad kõik kosmosesse minejad arvukalt katseid, kuid kõige vastu on lihtsalt võimatu kindlustada. Nagu teadlased juhtisid tähelepanu, seisab kuue mehe meeskond 900-päevase marsruudi ajal peaaegu paratamatult silmitsi vähemalt ühe juhtumiga, kui üks meeskonnaliikmetest vajab kiiret abi. Mõningast lootust annab Venemaa-Euroopa eksperiment "Mars-500"mille jooksul kuue inimese meeskond Maal suletud ruumis elas edukalt "lennu ajal" 520 päeva, saades hakkama psühholoogiliste ja meditsiiniliste probleemidega.
Kallis ruum
Rahastamine on kosmoseprojektide selgroog ja suurem osa realiseerimata kosmoseprojektidest on praeguses etapis läbi kukkunud. Isegi sellised täielikult automatiseeritud projektid nagu Curiosity rover on väärt miljardeid dollareid. Inimese lend Marsile on hinnanguliselt kohati kallim.
Isegi need projektid, mille puhul pole vaja inimeste elu toetavate süsteemide üle järele mõelda, seisavad sageli tehnoloogia kõrge hinna tõttu rahastamisprobleemide ees. Näiteks James Webbi orbiidile mineva teleskoobi maksumus on juba ületanud 9 miljardit dollarit ja plaaniti see kosmosesse lasta 10 aastat tagasi. Kui räägime mehitatud lähetuste maksumusest, siis ilmekaim näide oli rahvusvahelise kosmosejaama projekt. Selle suurus on hinnanguliselt 150 miljardit dollarit ja see on üks kallimaid insenertehnilisi ehitisi maailmas.
Pealegi ei taga ühe projekti finantseerimine iseenesest selle edukust. Sellised projektid vajavad hästiarenenud teaduslikku baasi, samuti tootmisrajatisi ja infrastruktuuri, mis suudavad jaama toetada. Ainuüksi USA kulutab sellele aastas 3 miljardit dollarit.
NASA arvutuste kohaselt võivad Marsi-missiooni väljatöötamise, ettevalmistamise ja elluviimise kulud 30 aasta jooksul ületada 450 miljardit dollarit. Mõnel hinnangul on projekti kogumaksumus 1,5 triljonit dollarit! Fantastiline summa Ameerika lennunduse ja kosmoseagentuuri eelarve taustal, mille keskmine suurus on umbes 20 miljardit dollarit aastas. Isegi kogu kaasaegse kosmoseteenuste ja -tehnoloogia turu maht ulatub 350 miljardi dollarini. Seega pole ekspeditsiooni maksumus vähem probleem kui kosmosekiirgus.
