снимка от открити източници
През целия ХХ век писателите на научна фантастика писаха много и талантливо космическо проучване. Героите на „Хиуза“ дадоха богатство на човечеството в ранът пилот от Уран Голконда работи като капитан на космоса превозвачи за насипни товари, водачи на контейнеровози минаха през слънчевата система и козове за насипни превозвачи и не говоря за цялата мистика на пътуването до мистериозни монолити.
21 век обаче не оправда очакванията. Човечеството плахо стои коридор на Космос, неподбран за постоянно извън земното орбита. Защо се случи и на какво да се надявам тези, които биха искали четете новините за увеличаване на добива на марсианските ябълкови дървета?
Цигуларят не е нужен
Първият парадокс, който срещнахме е, че човекът не е най-много подходящ обект за изследване на космоса. Автори на научна фантастика който измисля космически експедиции, можеше да разчита само върху историческия опит на пионерите на Земята – моряци, полярни изследователи, първите авиатори. Всъщност, отколкото, изглежда, ще се различава ли завладяването на Марс от завладяването на Южния полюс?
И тук, и там са неподходящи за живот без предварителна подготовка околната среда, трябва да носите доставки със себе си и извън кораба или у дома не можете да излезете без да поставите специално оборудване. Но научна фантастика и футуролозите не биха могли да предскажат развитието на електрониката и роботика и изследователски роботи обикновено са описани в анекдотична вена:
„Трябваше да се откъсна от писмото за половин час и да слушам оплаквания на моя съсед, кибернетик Щербаков. Вероятно знаете, че на север от ракетната надпревара има грандиозно подземен завод за преработка на уран и транураниди. хора работят в шест смени. Роботи – денонощно; забележителен машини, последната дума на практическата кибернетика. Но както се казва Японец, маймуна също пада от дърво. А сега ела при мен Щербаков, ядосан като ад и каза, че бандата на тези механични идиоти (собствените му думи) тази вечер извадиха един от големи рудни депа, приемайки явно като необичайно богати област. Програмите за роботи бяха различни, така че до сутринта част от склада беше в складовете на ракетния снаряд, част – на входа на геоложки мениджмънт и част от него като цяло не се знае къде. търсене продължава “.
Но никой от известните автори не предположи, че роботът е в разработка Космосът има много предимства пред хората:
За разлика от хората, един робот се нуждае само от сила и осигуряване на топлинен баланс. Няма нужда да носите десетки тонове оранжерии, храна, вода, кислород, дрехи и хигиенни продукти, лекарства и други неща. Роботът може да бъде изпратен в една посока, без да се връща. Роботът е в състояние да работи с години. Опит на “Вояджърс”, роувъри или “Касини” казва, че сега е по-правилно да се говори не години и десетилетия. Роботът е в състояние да работи години в условия които са смъртоносни за хората. Сондата Galileo получи доза 25 пъти надвишаващо смъртното за човек и след това той е работил орбита 8 години.
В резултат се оказа, че само роботи с тегло няколко тона се вписват в техническите възможности на човечеството изпрати ги на други планети за разумни пари и започна единственият начин да се задоволи научното любопитство и получаване на красиви снимки.
Ние живеем в логистична крива
Втората грешка на научната фантастика беше, че те прогнозираха линейно или дори експоненциално развитие на космонавтиката. Въпреки че все още през 1838 г. е открито такова явление като логистична крива. Какъв е този ужасен звяр? Например вземете историята на авиацията:
1900. Първите тромави неща, първите записи – летене към няколко километра с един пътник. 1910. Първите разузнавачи изтребители, бомбардировачи, пощенски и пътнически самолети. 1920-1930-S. Овладяване на полет през нощта, първият континентален полети. 1940. Авиацията е сериозна военна и транспортна сила. 1950. Реактивните двигатели дават нов тласък на развитието на авиацията – нови скорости, диапазони и височини, още повече пътници. 1960-70e. Първият свръхзвуков и широк пътник самолетите, авиацията са качествено по-достъпни. 1980-90e. Спирачни. Развитието става все по-скъпо, компаниите за развитие се комбинират в гигантски компания. И самолетите все повече си приличат. 2000s. Ограничението. Два гиганта Boeing и Airbus се правят външно идентични автомобили, свръхзвукови пътнически самолети като цяло са изчезнали.
Ако преведете тези постижения в числа, получавате това снимка:
снимка от открити източници
В космоса ситуацията е абсолютно същата:
снимка от открити източници
За по-голяма яснота графиката на S-кривата може да се наслагва разходи за постигане на това ниво:
снимка от открити източници
И тъгата от нашето „днес“ е тази в космоса съществуващи технологии, ние сме близо до нивото на насищане. технически може да лети в пилотирана версия до Луната и дори Марс, но някак съжалявам за парите.
Багаж КТ – вземете гравитапу
Следващият тъжен аспект, който забавя шута в космоса, все още не е намери нещо много ценно, за което си струва да харчите пари космическо изследване извън земната орбита. Моля, обърнете внимание, че на Близоземната орбита вече е маса от търговски спътници – комуникации, телевизия и интернет, метеорологични, картографски. И ф всички те имат осезаеми ползи, изразени в пари. И какво ползите от програма за полет на пилотирана луна? Ето официалното Списък с резултати от лунната програма в щатски долари за приблизително 170 долара милиард (в цени от 2005 г.):
Луната не е основният обект, тя е планета от земната група, със своите еволюция и вътрешна структура, подобна на Земята. Луната е древна и съхранява историята на първите милиарди години еволюция на земните планети Най-младите лунни скали са приблизително на същата възраст като древна земна. Следи от най-ранните процеси и събития, които, вероятно е повлиял на Луната и земята, може да се намери само сега на луната. Луната и Земята са генетично свързани и образувани от различни пропорции на общия набор от материали. Луната е безжизнена и не съдържа живи организми или местни органични вещества произход. Лунните скали се спускаха от висока температура процеси без участието на вода. Те са разделени на три вида: базалт, анортозити и бреки.
Много отдавна луната се стопи до голяма дълбочина и образува океан от магма. Лунните планини съдържат останките на ранни скали ниска плътност, която плаваше на повърхността на този океан. Океанът на магмата се е образувал от поредица от удари на огромни астероиди, които образуваха басейни, пълни с потоци от лава.
Луната е донякъде асиметрична, вероятно се дължи на влиянието на Земята. Повърхността на Луната е покрита с парчета скала и прах. Това се нарича лунен реголит и съдържа уникална история на радиацията на Слънцето, което е важно за разбирането на климатичните промени на Земята.
Всичко това е много интересно (без шеги), но всичко това знание те имат непоправим недостатък – не могат да се разпространяват върху хляба, изсипете в резервоар за газ или постройте къща от тях. Ако в необятната пространството щеше да бъде открит определен „елерий“, „Тибериум“ или друг шишдостаний, който може да се използва като:
Икономически ефективен източник на енергия.
Неразделен елемент от производството на нещо ценно и желания.
Храна / лекарство / витамин с принципно ново качество.
Луксозен предмет или източник на удоволствие.
Ако той също расте само на Марс или в астероидния пояс (и не се възпроизвежда на Земята) и би могло да се добива само от човек (така че хитрото човечество да не изпраща по-евтино и непретенциозни роботи), тогава това би било точно разработено от екипажа пространството ще получи безценен стимул. И при отсъствието на него вътре песимистичен сценарий през 2020 г. човечеството може губят постоянно присъствие дори в земната орбита фон на политически очукани съдове за международно сътрудничество данъкоплатците могат да попитат: „Защо имаме нужда от нова станция след това ISS? ”
Проклятие по формулата на Циолковски
Ето го, Немезида на космонавтиката:
снимка от открити източници
тук:
V е крайната скорост на ракетата. I – специфичен импулс на двигателя (колко секунди може да създаде двигател на 1 килограм гориво тяга 1 Нютон) M1 – първоначалната маса на ракетата. М2 – крайна маса ракети.
V за случая с пълни резервоари е характерният резерв скорост, т.е., границата на скоростта, която можем ускорете / ускорете, ако е необходимо. Нарича се също така от delta-V запас (delta означава промяна, т.е. това е състав промени в скоростта).
Какъв е проблемът тук? Направете карта на необходимите промени в скоростта за слънчевата система:
снимка от открити източници
Представете си сега, че искаме да летим до Марс и обратно. Така е ще бъде:
9400 м / с – стартирайте от Земята. 3210 m / s – излитане от орбитата на Земята. 1060 m / s – прихващането на Марс. 0 m / s – достъп до ниската орбита на Марс (бял триъгълник означава възможност за спиране на атмосферата). 0 м / с – кацане на Марс (спирачка на атмосферата). 3800 м / с – старт от Марс. 1440 m / s – ускорение от орбита на Марс. 1060 m / s – прихващане на Земята. 0 м / с – достъп до ниската орбита на Земята (забавяне на атмосферата). 0 м / с – кацане на Земята (спираме за атмосферата).
Резултатът е красива цифра 19970 м / с, която ние кръг до 20 000 м / сек. Нека нашата ракета е перфектна, и обемът на горивото не влияе по никакъв начин на неговата маса (резервоари, тръбопроводи не тежи нищо). Нека се опитаме да изчислим зависимостта на началната маса ракети от крайната маса и специфичен импулс. Трансформиране на формулата Циолковски, получаваме:
M1 = eV / I * M2
Ще използваме безплатния математически пакет Scilab. Финалът приемаме масата в диапазона от 10-1000 тона, специфичният импулс ще бъде варират от 2000 m / s (химически двигатели на хидразин) до 200 000 m / s (теоретична оценка на максималния импулс на електрическото задвижване за днес). Трябва да кажа веднага, че за максимална маса и минимален импулс ще бъде много важно (22 милиона тона), така че мащабът Дисплеят ще бъде логаритмичен.
[m2 I] = мешгрид (10: 50: 1000,2000: 5000: 200000); m1 = лог (exp (20000 * I. ^ – 1). * m2); сърф (m2, I, m1)
снимка от открити източници
Тази красива графика всъщност е визуално химично изречение двигатели. Това не е новина – при такива химически двигатели практиката показва перфектно, нормално можете да пускате малки сонди, но дори и до Луната да лети с екипажа вече няколко трудно.
Да облекчим условията. Първо, да речем, че започваме вече от орбитата на Земята и вместо 20 км / сек ще ни трябват 10. Второ, отрязваме опашката на неефективните химически двигатели с минимална стойност I 4400 m / s (потребителски интерфейс на водородния двигател Space Совалка RS-25):
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,4400: 5000: 200000); m1 = log (exp (10000 * I. ^ – 1). * m2); сърф (m2, I, m1)
Логаритмична скала:
снимка от открити източници
Линейна скала:
снимка от открити източници
Ние се отказваме изцяло от химическите двигатели. Ядрен двигател NERVA имаше потребителски интерфейс от 9000 секунди. преизчислени:
[m2 I] = мешгрид (10: 50: 1000,9000: 5000: 200000); m1 = exp (10000 * I. ^ – 1). * m2; сърф (m2, I, m1)
Линейна скала:
снимка от открити източници
Защо повтарям тези монотонни графики? Факт е, че показва плоска зона, обозначена като „причина за оптимизъм“ че когато се появят двигатели с потребителски интерфейс над 50 000 m / s, отвътре Слънчевата система ще може повече или по-малко поносимо да лети без кораби с маса от милиони тонове. И ЕРД, които вече са Сега те имат UI 25000-30000 m / s (например SPD 2300). Въпреки това, трябва да разберете, че причината за оптимизма е много сдържана. Първо, тези хиляди тона трябва да бъдат доставени в земната орбита (и това изключително трудно). Второ, съществуващите електрически задвижващи двигатели имат малка тяга, и за да ускорите с подходящо ускорение, трябва да настроите много-мегаватни реактори.
Нека изградим още една интересна диаграма. Кажете ни крайното тегло – 1000 тона. Ние изграждаме зависимостта на началната маса от специфичен импулс и крайна скорост:
[V I] = мешгрид (10000: 2000: 100000,50000: 5000: 200000); m1 = exp (V. * (I. ^ – 1)) * 1000; сърф (V, I, m1)
снимка от открити източници
Тази графика е интересна с това, че в известен смисъл е поглед по-далечното бъдеще на човечеството. Ако искаме удобно и бърз полет през Слънчевата система, ще трябва да преминете друг по-висок ред при разработването на специфични импулсни двигатели с МД от няколкостотин хиляди метра в секунда.
Тук няма риба
Човечеството се отличава с хитрост и изобретателност. следователно бяха измислени много идеи, за да се улесни достъпът до пространство. Един от най-важните параметри, характеризиращи тази бариера, което искаме да скочим е цената на свалянето на килограм на брой орбита. Сега според различни оценки (тази колона беше премахната от Wiki, тук, например, друг източник) за различни ракети-носители, това цената е в диапазона от 4000 до 13000 долара за килограм за ниско Земна орбита. Какво се опитаха да измислят, за да го улеснят по-лесно и по-евтино ли е да излезеш в поне околоземна орбита?
Системи за многократна употреба В исторически план тази идея вече се е справила веднъж провал в програмата Space Shuttle. Сега Елон прави това Мускус планира да засади първата стъпка. Бих искал да го пожелая всеки успех, но въз основа на миналия провал, не мисля за това това ще бъде качествен пробив. В най-добрия случай разходите ще паднат няколко процента.
Единична сцена към орбита. Не извън обхвата на проектите, въпреки многократни опити. Въздушен старт. Има успешен проект за малък полезен товар, но не се увеличава при големи натоварвания.
Изстрелване на космоса без ракети Измислени са много проекти, но всички те имат фатален недостатък – те изискват астрономически инвестиции, които не могат да бъдат победени без пълно завършване проект. Докато не е космическият асансьор, фонтан или масови водач напълно изграден и работещ, без печалба от това.
Какво ще успокои сърцето ми
Как можеш да се развеселиш след тези тъжни мисли? УИмам два аргумента – един абстрактен и фундаментален, още една по-конкретна. Първо, напредъкът като цяло не е един S-крива и много от тях, което формира такъв оптимист снимка:
снимка от открити източници
В историята на авиацията може да се разграничи например:
снимка от открити източници
И със сигурност сме в подобен момент в развитието космонавтиката. Да, сега има някакъв застой и дори възможен откат, но човечеството е в главите на всичко възможно представители пробиват стената на знанието, а някъде, още не виждат, издънките на новото бъдеще си проправят път.
Вторият аргумент е новина за разработване на ядрен реактор за транспорт и енергия модула:
снимка от открити източници
Последните новини за този проект бяха през лятото – сглоби първата горивна пръчка. Работи, макар и без редовна публичност, очевидно продължава и човек може да се надява на появата в следващите години на принципно нов апарат – ядрена влекач с ERE.
послепис
Това са донякъде неразбрани мисли, ще ги наречем първата итерация. Искам да получа обратна връзка – може би съм пропуснал нещо или е грешен определи значението на явлението. Кой знае, може би след обработка обратната връзка ще се окаже по-стройна концепция или ще излезе с нея нещо интересно?
Avor: lozga
Водни пари Луна Марс Ракетни роботи на слънчевата система
