Украина

Четыре технологии, которые приблизили освоение космоса

Мечта о космосе остается одной из самых навязчивых одержимостей человечества. И с наступлением эпохи частного освоения внеземного пространства эта мечта стала еще более массовой. Космос перестал быть мечтой ботанов, выросших на Брэдбери и Азимове

По стопам фантастов

Четыре технологии, которые позволят человечеству продвинуться дальше в космос, — выбор Фокуса

Фермеры во Вселенной

В пути астронавтам нужно чем-то питаться. Взять с собой запас готовых консервов и полуфабрикатов не получится — в таком случае даже 8–15-месячный перелет к Марсу потребует немалой кладовой, которой просто нет места даже на самом крупном по современным меркам корабле.

В NASA считают приоритетной задачей поиск способа выращивать продукты питания на борту. С растениями у ученых практически "сложилось" — при существующих технологиях проблему можно решить без использования почвы, с помощью аэропоники, при которой питательные вещества к корням доставляются посредством распыления питательного аэрозоля.

Но человеческий организм помимо овощей требует еще и белков. Разводить на борту космического корабля ферму — явно не лучшая идея, но в последние годы и тут случился прорыв. В 2012-м Марк Пост, профессор Маастрихтского университета (Нидерланды), работающий над созданием искусственного мяса, предъявил выращенный в лабораторных условиях кусочек мышечной ткани коровы длиной около 2 см, шириной 1 см и толщиной примерно в 1 мм. Ранее ему удалось вырастить свинину. Правда, пока, по подсчетам Поста, 250 г такого белка обойдутся в космические $1 млн, но технологии не стоят на месте, и в будущем мясо из пробирки наверняка станет дешевле.

Щит от всего

Один из фетишей всей современной фантастики — силовые поля. Но если в фантастике они чаще всего используются для защиты от вражеского оружия, то в мирном освоении космоса силовые поля нужны для других целей. Наибольшую угрозу в космосе представляет радиация. Даже в самом непродолжительном полете она способна нанести необратимый ущерб здоровью астронавтов, вызывая лучевую болезнь, провоцируя раковые опухоли или другие проблемы со здоровьем.

Радиация существует в виде заряженных электричеством частиц — скоростных электронов, ядер гелия-4 или высокоэнергетических фотонов, способных преодолеть расстояние даже от далеких сверхновых звезд.

На Земле человечество защищено от космической радиации благодаря магнитному полю и атмосфере. Однако в открытом космосе его нет, а на Марсе, который человечество так стремится колонизировать, оно слабее земного в 800 раз.

До недавнего времени защитные силовые поля оставались теорией, но в последние годы ученым удалось продвинуться в решении этой задачи. Схема подразумевает создание сферы из тонкого, но прочного металла, который будет покрыт тончайшим слоем проводника, например, золота. Такая сфера, заряженная электричеством и размещенная, скажем, над лагерем на другой планете, сможет защищать от космической радиации все, что находится под ней.

Вода и воздух

Дальние перелеты ставят еще одну задачу — на первый взгляд весьма прозаичную, особенно в сравнении с вопросами гравитации, временных аномалий или атомных двигателей. Это повторное использование воды и воздуха, без которых невозможны ни гидропоника, ни синтез белка, ни сколько-нибудь длительное существование самих астронавтов, лишенных постоянного снабжения с Земли.

Важнейшую роль в исследованиях на эту тему сегодня играет МКС. На второе десятилетие на борту станции запланированы испытания системы фильтрации, позволяющей повторно использовать воду, очистив ее от загрязнения, микроорганизмов и т. д. Теоретически уже в 2020 году будет создана технология, которая даст возможность создать на борту полностью замкнутую систему оборота воды.

Другой эксперимент, проводимый NASA на борту МКС, позволит достичь восстановления 75% кислорода из углекислого газа, который выдыхают астронавты. Ученые утверждают, что к 2019 году они смогут достичь замкнутого цикла и здесь.

Без связи никак

Особое внимание в современных разработках уделяется коммуникациям. В ходе недавних экспериментов группе американских ученых удалось осуществить передачу данных на орбиту при помощи лазера на скорости в 100 раз выше традиционной радиосвязи. NASA сразу же согласилось финансировать дальнейшую разработку проекта — и в прошлом году установленная на орбитальном зонде система лазерной связи LLC (Lunar Laser Communication) зафиксировала тестовую скорость передачи в 622 Мбит/с. По расчетам ученых, если технология окажется дееспособной, между марсианской базой и Землей можно будет установить соединение со скоростью 100 Мбит/с — примерно, как в обычной офисной локальной сети.

Для сравнения: последний из приземлившихся на Марсе аппаратов — Curiosity — способен передавать на Землю от 19 до 30 мегабайт в сутки.

Технологии, которые пока так и не сработали

Космический лифт. Проект по прямой доставке на орбиту грузов с Земли обсуждался на протяжении десятилетий учеными из разных стран. Но баснословные затраты и отсутствие безопасных технологий пока оставляют без альтернативы вывод грузов на орбиту с помощью ракет.

Солнечный парус. На бумаге теория о фотонах солнечного света, которые, отражаясь от зеркальной поверхности, передают ей свою энергию, выглядит солидно. Но пока никому так и не удалось научить космические корабли перемещаться благодаря энергии солнечного ветра.

Искусственная гравитация. Облегчить быт астронавтов во время перелета при помощи искусственной гравитации пока не удалось. Единственный более-менее рабочий метод — "раскрутить" объект для создания центробежных сил — требует постройки радиальной станции с размерами на порядок больше, чем у существующих.

Атомный двигатель. В многочисленных фантастических произведениях корабли на атомной тяге составляют чуть ли не основу космического флота. Такие разработки велись и в США, и в СССР, но были свернуты в 1970-х. Человечество оказалось не готово к постройке корабля массой 40 млн тонн, способного за 130 лет доставить 20 тыс. человек до альфы Центавра.