Fotografija iz otvorenih izvora
Kroz dvadeseto stoljeće pisci naučne fantastike puno su pisali i talentirali istraživanje svemira. Junaci “Hiusa” su čovečanstvu dali bogatstvo Uranijum Golconda pilot Pirks radio je kao kapetan svemira vozovi za rasuti teret, vođe za prijevoz kontejnera, prošetali su solarnim sistemom i trube za velike brodove, a ne pričam o svu mistiku putovanja misteriozni monolozi.
Međutim, 21. stoljeće nije ispunilo očekivanja. Čovječanstvo plaho stoji hodnik Kozmosa, trajno izabran izvan zemaljskog orbite. Zašto se to dogodilo i čemu se nadati onima koji bi to željeli čitate vijesti o povećanju prinosa marsovskih stabala jabuka?
Violinist nije potreban
Prvi paradoks na koji smo naišli je da čovjek nije najviše pogodan predmet za istraživanje svemira. Pisci naučne fantastike koji su izmislili svemirske ekspedicije mogli su se samo osloniti o istorijskom iskustvu pionira Zemlje – pomorci, polarni istraživači, prvi vazduhoplovci. Zaista, nego, naizgled, da li će se osvajanje Marsa razlikovati od osvajanja Južnog pola?
I tu i tamo neprikladni za život bez prethodne pripreme okruženje, trebate ponijeti zalihe sa sobom, i izvan broda ili kod kuće ne možete izaći bez dodavanja posebne opreme. Ali naučna fantastika i futurolozi nisu mogli predvidjeti razvoj elektronike i robotika i istraživački roboti obično su opisani u anegdotska vena:
“Morao sam da se odvojim od pisma pola sata i slušam lamentacije mog susjeda, kibernetičara Shcherbakova. Verovatno znate da sjeverno od raketne trke postoji velika podzemno postrojenje za preradu uranijuma i transuranida. Ljudi rade u šest smjena. Roboti – non-stop; divno mašine, posljednja riječ praktične kibernetike. Ali kako kažu Japanka, majmun takođe pada sa stabla. Sad dođi kod mene Shcherbakov, bijesan kao pakao, i rekao da je banda tih mehaničkih idioti (vlastite riječi) večeras su povukli jednog velika skladišta rude, uzimajući to, očito, neobično bogato depozit. Programi robota bili su različiti, pa do jutra deo magacina je bio u skladištima raketnih bacača, deo – na ulazu u geološkog upravljanja, a njegov dio je uglavnom nepoznato gdje. Pretrage ide dalje. ”
Ali niko od poznatih autora nije nagađao da je robot u razvoju prostor ima mnogo prednosti u odnosu na ljude:
Za razliku od ljudi, robotu je potrebna samo snaga i osiguravanje ravnoteže topline. Ne treba nositi desetke tona staklenici, hrana, voda, kisik, odjeća i higijenski proizvodi, lijekovi i druge stvari. Robot se može poslati u jednom smjeru, bez povratka. Robot je u stanju da radi godinama. Iskustvo “Voyagera”, rovera ili “Cassini” kaže da je sada ispravnije govoriti o tome godina i decenije. Robot je u stanju da radi godinama u uslovima koji su smrtonosni za ljude. Sonda Galileo dobila je dozu od 25 puta veća od smrtne za osobu i nakon toga je radio za to orbita 8 godina.
Kao rezultat, pokazalo se da samo roboti teže nekoliko tona uklapa se u tehničke mogućnosti čovječanstva slali ih na druge planete za razuman novac i počeli jedini način da se zadovolji naučno radoznalost i dobivanje lijepih fotografija.
Živimo u logističkoj krivulji
Druga greška naučne fantastike bila je ta što su predviđali linearni ili čak eksponencijalni razvoj astronautike. Iako još 1838. otkrivena je takva pojava kao logistička krivulja. Kakva je to užasna zvijer? Na primjer, uzmimo istoriju vazduhoplovstva:
1900s Prve nespretne notne, prve ploče – letenje ka nekoliko kilometara s jednim putnikom. 1910-te Prvi izviđači borci, bombarderi, poštanske i putničke avione. 1920-1930-ih Letovanje savladavanje noću, prvi transkontinental letovi. 1940-ih Avijacija je ozbiljna vojna i transportna sila. 1950-ih Mlazni motori daju novi zamah razvoju vazduhoplovstva – nove brzine, dometi i visine, još veći broj putnika. 1960-70-ih. Prvi nadzvučni i široki putnik avioni, avijacija su kvalitativno pristupačniji. 1980-90-ih. Kočenje. Razvoj postaje sve skuplji, razvojne kompanije se kombiniraju u gigante kompanija. I avioni su sve sličniji. 2000-te Granica. Dva velikana Boeing i Airbus spolja su identični automobili, nadzvučni putnički avioni uglavnom su izumrli.
Ako ta dostignuća prevedete u brojeve, to dobijete slika:
Fotografija iz otvorenih izvora
U svemiru je situacija potpuno ista:
Fotografija iz otvorenih izvora
Radi jasnoće, graf S-krivulje se može nanositi troškovi za postizanje ovog nivoa:
Fotografija iz otvorenih izvora
A tuga našeg „danas“ je to u svemiru postojećih tehnologija, mi smo blizu nivoa zasićenosti. Tehnički gledano mogu letjeti u hitačkoj verziji do Mjeseca, pa čak i Marsa, ali nekako žao novca.
KT-ovi za prtljag – nabavite gravitsapu
Sljedeći tužni aspekt koji usporava kreten u svemir još nije pronašli nešto veoma dragoceno na šta je vredno trošiti novac istraživanje svemira izvan zemljine orbite. Imajte na umu da na Blizu Zemljine orbite sada je masa komercijalnih satelita – komunikacije, TV i Internet, meteorološki, kartografski. I u svi oni imaju opipljive koristi izražene novcem. I šta prednosti programa letom na mjesečini? Evo zvanično Lista rezultata za lunarni program u USD za oko 170 USD milijarda (u cijenama iz 2005.):
Mjesec nije primarni objekt, to je planeta zemaljske grupe, sa svojim evolucija i unutrašnja struktura slična Zemlji. Mjesec je drevan i čuva istoriju prvih milijardi godina evolucije zemaljskih planeta Najmlađe mjesečeve stijene su otprilike iste dobi kao i one drevni zemaljski. Tragovi najranijih procesa i događaja koji su, moguće uticao na mesec i zemlju, tek sada se mogu naći na mjesecu. Mesec i Zemlja su genetski povezani i nastaju iz različite proporcije općeg skupa materijala. Mesec je beživotan i nije sadrži žive organizme ili lokalnu organsku tvar porijeklo. Lunarne stijene spustile su se od visoke temperature procesi bez učešća vode. Podijeljeni su u tri vrste: bazalti, anortoziti i brekiji.
Mjesec se rastopio do velike dubine i formirao okean magme. Lunarne planine sadrže ostatke ranih stijena niske gustine koja je plutala na površini ovog okeana. Okean magme nastao je niz udaraca ogromnih asteroida, koja su formirala bazene ispunjene tokovima lave.
Mjesec je pomalo asimetričan, vjerovatno zbog utjecaja Zemlje. Površina meseca prekrivena je komadima stene i prašine. To se zove lunarni regolit i sadrži jedinstvenu povijest zračenja Sunca, što je važno za razumijevanje klimatskih promjena na Zemlji.
Ovo je sve vrlo zanimljivo (bez šale), ali sve to znanje imaju nepopravljiv propust – ne mogu se širiti na hleb, sipati u rezervoar za plin ili od njih graditi kuću. Ako u ogromnoj prostora bi se otkrio određeni “elerijum”, “Tiberium” ili neki drugi shishdostanium, koji se može koristiti kao:
Isplativi izvor energije.
Sastavni element proizvodnje nečega vrijednog i neophodno.
Hrana / lijek / vitamin bitno novog kvaliteta.
Luksuzni predmet ili izvor užitka.
Da je takođe rastao samo na Marsu ili u asteroidnom pojasu (i nije reproducirano na Zemlji) i mogao ga je samo minirati čovjek (kako lukavo čovječanstvo ne šalje jeftinije i nepretenciozni roboti), to bi bio upravo odgovoran razvoj prostor bi dobio neprocjenjiv poticaj. I u nedostatku njega unutra pesimistički scenarij za 2020. godinu, čovječanstvo može izgubiti stalno prisustvo čak i na zemaljskoj orbiti pozadina politički zatrpanih lonaca međunarodne saradnje porezni obveznici mogu pitati: „Zašto nam treba nova stanica nakon ISS? ”
Prokletstvo formule Tsiolkovsky
Evo ga, Nemesis kosmonautike:
Fotografija iz otvorenih izvora
Evo:
V je konačna brzina rakete. I – specifični impuls motora (koliko sekundi može stvoriti motor na 1 kilogram goriva potisak 1 Newton) M1 – početna masa rakete. M2 – konačna masa rakete.
V za slučaj punih spremnika je karakteristična rezerva brzina, tj. margina brzine koju možemo ubrzati / usporiti ako je potrebno. Takođe se zove by delta-V dionica (delta znači promjenu, tj. to je dionica) promjene brzine).
U čemu je problem ovdje? Napravite mapu potrebnih promjena brzine za solarni sistem:
Fotografija iz otvorenih izvora
Zamislite sada kako želimo letjeti na Mars i natrag. Je biće:
9400 m / s – krenite sa Zemlje. 3210 m / s – polazak sa Zemljine orbite. 1060 m / s – presretanje Marsa. 0 m / s – pristup niskoj orbiti Marsa (bijeli trokut znači mogućnost kočenja o atmosferi). 0 m / s – slijetanje na Mars (kočnica u atmosferi). 3800 m / s – start s Marsa. 1440 m / s – ubrzanje s Marsove orbite. 1060 m / s – presretanje Zemlje. 0 m / s – pristup Zemljinoj niskoj orbiti (usporavanje atmosfere). 0 m / s – slijetanje na Zemlju (kočimo atmosferu).
Rezultat je prekrasna brojka 19970 m / s koju mi krug do 20 000 m / s. Neka naša raketa bude savršena, i zapremina goriva ni na koji način ne utječe na njegovu masu (rezervoari, cjevovodi nemojte ništa vagati). Pokušajmo izračunati ovisnost početne mase rakete od konačne mase i specifičnog impulsa. Transformacija formule Tsiolkovsky, dobijamo:
M1 = eV / I * M2
Koristićemo besplatni matematički paket Scilab. Vrhunski uzimamo masu u rasponu od 10-1000 tona, specifičan impuls će biti variraju od 2000 m / s (hemijski motori na hidrazinu) do 200 000 m / s (teorijska procjena maksimalnog impulsa električnog pogona za danas). Moram odmah reći da za maksimalnu masu i minimalni zamah će biti jako važna (22 miliona tona), dakle razmjera Prikaz će biti logaritamski.
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,2000: 5000: 200000); m1 = log (exp (20000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
Fotografija iz otvorenih izvora
Ovaj lijepi graf je, ustvari, vizualno hemijska rečenica motora. Ovo nije vijest – na ovakvim hemijskim motorima praksa pokazuje savršeno, normalno možete trčati male sonde, ali čak i do Mjeseca za let s posadom već je nekoliko teško.
Pojednostavimo uvjete. Prvo, recimo da počnemo već sa Zemljine orbite, a umjesto 20 km / s trebat će nam 10. Drugo, rezali smo rep neefikasnim hemijskim motorima za minimalna vrijednost I 4400 m / s (korisničko sučelje hidrogenskog motora Space Shuttle RS-25):
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,4400: 5000: 200000); m1 = log (exp (10000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
Logaritamska skala:
Fotografija iz otvorenih izvora
Linearna skala:
Fotografija iz otvorenih izvora
U potpunosti se odričemo kemijskih motora. Nuklearni motor NERVA je imala korisničko sučelje od 9000 sekundi. Popust:
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,9000: 5000: 200000); m1 = exp (10000 * I. ^ – 1). * m2; surf (m2, I, m1)
Linearna skala:
Fotografija iz otvorenih izvora
Zašto ponavljam ove monotone grafikone? Činjenica je da pokazuje ravan prostor označen kao “razlog za optimizam” kada se pojave motori s korisničkim sučeljem većim od 50 000 m / s, unutar Sunčev sistem će moći više ili manje podnošljivo letjeti bez brodovi početne mase miliona tona. I ERD, koji su već Sada imaju UI 25000-30000 m / s (na primjer, SPD 2300). Međutim, morate shvatiti da je razlog optimizma vrlo suzdržan. Prvo, tih hiljadu tona mora biti isporučeno u Zemljinu orbitu (i ovo izuzetno teško). Drugo, postojeći električni pogonski motori imaju mali pritisak, i da ubrzate odgovarajućim ubrzanjem, morate postaviti reaktori s više megavata.
Izradimo još jedan zanimljiv grafikon. Obavijestite nas o krajnjem težina – 1000 tona. Konstruiramo zavisnost početne mase na specifični impuls i krajnja brzina:
[V I] = meshgrid (10000: 2000: 100000,50000: 5000: 200000); m1 = exp (V. * (I. ^ – 1)) * 1000; surf (V, I, m1)
Fotografija iz otvorenih izvora
Ovaj je graf zanimljiv po tome što je u izvjesnom smislu pogled daleka budućnost čovječanstva. Ako želimo udoban i brz let preko Sunčevog sistema, morat ćete ići drugi viši red u razvoju specifičnih motora sa impulsom s MD-ima od nekoliko stotina hiljada metara u sekundi.
Nema ribe ovde
Čovječanstvo odlikuje lukavost i domišljatost. Stoga mnoge ideje su izmišljene kako bi im se olakšao pristup prostora. Jedan od najvažnijih parametara koji karakteriše tu barijeru, koju želimo da skočimo, cijena skidanja kilograma po orbita. Sada, prema različitim procjenama (ovaj je stupac uklonjen sa Wiki-a, evo, na primjer, još jedan izvor) za različita lansirana vozila, ovo cijena se kreće u rasponu od 4000 do 13000 dolara po kilogramu za nisku Zemaljska orbita. Ono što su pokušali smisliti kako bi im bilo lakše je li lakše i jeftinije izaći barem na zemaljsku orbitu?
Sistemi za višekratnu upotrebu. Povijesno je ta ideja već jednom uspjela neuspjeh u programu Space Shuttle. Sada Elon to radi Mošus koji planira posaditi prvi korak. Htio bih ga poželjeti svaki uspjeh, ali na osnovu prošlog neuspjeha ne mislim da je tako to će biti kvalitativni proboj. U najboljem slučaju troškovi će padati nekoliko posto.
Jedinstvena pozornica u orbitu. Unatoč opsegu projekata, uprkos ponovljeni pokušaji. Zračni start. Postoji uspešan projekat za mali korisni teret, ali ne mjeri se pod velikim roba.
Lansiranje svemirskog prostora. Mnogi projekti su izumljeni, ali svi imaju kobnu manu – zahtijevaju astronomske ulaganja koja se ne mogu pobijediti bez potpunog dovršetka projekat. Sve dok nije svemirski lift, fontana ili masovni vozač u potpunosti izgrađen i izveden, od toga nema profita.
Šta će mi smiriti srce
Kako se možete razveseliti nakon tih tužnih misli? At Imam dva argumenta – jedan apstraktni i temeljni, još jedan određeniji. Prvo, napredak uopšte nije jedan S-krivulju, i to puno njih, koja formira toliko optimizma slika:
Fotografija iz otvorenih izvora
U istoriji vazduhoplovstva, može se razlikovati na primer:
Fotografija iz otvorenih izvora
I sigurno smo u sličnoj fazi razvoja astronautika. Da, sada dolazi do neke stagnacije, pa čak i do odstupanje je moguće, ali čovječanstvo je u svojim rukama se predstavnici probijaju kroz zid znanja, a negde još ne gledaju, mladice nove budućnosti stvaraju svoj put.
Drugi argument su vijesti o razvoj nuklearnog reaktora za transport i energiju modul:
Fotografija iz otvorenih izvora
Najnovije vijesti o ovom projektu bile su na ljeto – sastavio prvi štap za gorivo. Radi, iako bez redovnog oglašavanja, očito se događa, a može se i nadati se pojavljivanju u predstojeće godine temeljno novog aparata – nuklearni tegljač sa ERD
Postcript
To su pomalo neiskrene misli, nazvat ćemo ih prvom iteracijom. Želim dobiti povratne informacije – možda sam nešto propustio ili nije u redu odredio značaj pojave. Ko zna, možda i nakon obrade povratne informacije će ispasti tanji koncept ili smisliti nešto zanimljivo?
Avor: lozga
Vodeni novac Mjesec Mars rakete robotskih solarnih sistema
