fotografie z otvorených zdrojov
V priebehu dvadsiateho storočia autori sci-fi často písali a boli o nich talentovaní prieskum vesmíru. Hrdinovia „Hiusa“ dali ľudstvu bohatstvo Pilot uránskej Golcondy Pirks pracoval ako kapitán priestoru – lode na hromadný náklad, vodcovia kontajnerových lodí prešli slnečnou sústavou a – hromadné dopravné tromfy a nehovorím o všetkých mystikách cestovania do tajomné monolity.
21. storočie však nesplnilo očakávania. Ľudstvo stojí nesmelo chodba Cosmosu, ktorá nie je trvalo vybraná za pozemské orbit. Prečo sa to stalo a čo dúfať pre tých, ktorí by chceli čítať správy o zvýšení výnosu marťanských jabloní?
Huslista nie je potrebná
Prvý paradox, s ktorým sme sa stretli, je, že človek nie je najviac vhodný predmet na prieskum vesmíru. Spisovatelia sci-fi ktorí vymysleli vesmírne expedície, sa mohli spoľahnúť iba o historických skúsenostiach priekopníkov Zeme – námorníkov, polární prieskumníci, prví letec. Naozaj, ako sa zdá, líši sa dobytie Marsu od dobytia južného pólu?
Tu a tam nevhodné na život bez predchádzajúcej prípravy prostredie, musíte si so sebou priniesť spotrebný materiál, mimo lode alebo doma nemôžete ísť von bez nasadenia špeciálneho vybavenia. Ale sci-fi a futurológovia nemohli predpovedať vývoj elektroniky a robotika a výskumné roboty sú zvyčajne opísané v predná žila:
„Musel som sa od listu odtrhnúť pol hodiny a počúvať lamentácie môjho suseda, kybernetika Šcherbakova. Pravdepodobne viete, že severne od raketovej rasy je veľká podzemné zariadenie na spracovanie uránu a transuranidov. ľudia pracovať v šiestich smenách. Roboti – nepretržite; pozoruhodný stroje, posledné slovo praktickej kybernetiky. Ale ako sa hovorí Japonec opica tiež padá zo stromu. Teraz poď ku mne Shcherbakov, nahnevaný ako peklo, a povedal, že gang týchto mechanických idioti (jeho vlastné slová) dnes večer vytiahli jedného z veľké sklady rúd, zrejme to ako neobvykle bohaté terénu. Programy robotov boli rôzne, takže ráno časť skladu bola v skladoch raketometov, časť – pri vchode geologický manažment a jeho časť nie je všeobecne známa. vyhľadávať pokračuje. “
Žiadny zo známych autorov však netušil, že robot je vo vývoji vesmír má oproti ľuďom veľa výhod:
Na rozdiel od ľudí robot potrebuje len energiu a zabezpečenie tepelnej bilancie. Nie je potrebné nosiť desiatky ton skleníky, potraviny, voda, kyslík, odevy a hygienické výrobky, lieky a ďalšie veci. Robot môže byť poslaný v jednom smere, bez návratu. Robot je schopný pracovať roky. Skúsenosti s “Voyagers”, rovers alebo “Cassini” hovorí, že teraz je už správnejšie o tom hovoriť rokov a desaťročí. Robot je schopný pracovať roky v podmienkach ktoré sú pre človeka smrteľné. Sonda Galileo dostala dávku 25 krát viac ako smrteľná smrť pre osobu a potom pracoval pre obežná dráha 8 rokov.
V dôsledku toho sa ukázalo, že vážia iba roboty niekoľko ton zapadá do technických možností ľudstva pošlite ich na iné planéty za rozumné peniaze a začal jediný spôsob, ako uspokojiť vedcov zvedavosť a získanie krásnych fotografií.
Žijeme v logistickej krivke
Druhou chybou sci-fi bolo, že predpovedali lineárny alebo dokonca exponenciálny vývoj astronautiky. Aj keď stále v roku 1838 bol objavený fenomén ako logistická krivka. Čo je to strašné zviera? Zoznámte sa napríklad s históriou letectva:
1900s. Prvý nemotorný, čo sa stalo, prvé záznamy – lietanie do niekoľko kilometrov s jedným cestujúcim. 1910. Prví skauti bojovníci, bombardéry, poštové a osobné lietadlá. 1920-1930-S. Mastering letu v noci, prvý transkontinentálny rokmi. 1940. Letectvo je vážna vojenská a dopravná sila. 1950. Tryskové motory dávajú nový impulz rozvoju letectva – nové rýchlosti, dojazdy a výšky, ešte viac cestujúcich. 1960-70. Prvý nadzvukový a široký cestujúci lietadlá, letectvo je kvalitatívne dostupnejšie. 1980-90e. Brzdenie. Vývoj sa stáva drahším, vývojové spoločnosti sa spájajú do obrov spoločnosť. A lietadlá sú čoraz viac podobné. 2000s. Limit. Dvaja obri Boeing a Airbus sa navonok zhodujú autá, nadzvukové osobné lietadlá vo všeobecnosti vymizli.
Ak tieto úspechy preložíte do čísel, získate to obrázok:
fotografie z otvorených zdrojov
Vo vesmíre je situácia úplne rovnaká:
fotografie z otvorených zdrojov
Pre lepšiu prehľadnosť je možné graf S-krivky prekrývať výdavky na dosiahnutie tejto úrovne:
fotografie z otvorených zdrojov
A smútok nášho „dnes“ je ten vo vesmíre existujúcich technológií, sme blízko úrovne nasýtenia. technicky môže lietať v ľudskej verzii na Mesiac a dokonca aj na Mars, ale nejako ospravedlňujem za peniaze.
Batožina KT – získajte gravitsapu
Ďalší smutný aspekt, ktorý spomaľuje trhnutie do vesmíru, ešte nie je našiel niečo veľmi cenné, za čo stojí za to utrácať peniaze prieskum vesmíru za zemskou obežnou dráhou. Upozorňujeme, že dňa Obežná dráha blízko Zeme je dnes masou komerčných satelitov – komunikácie, televízia a internet, meteorologické, kartografické. A u všetky majú hmatateľné výhody vyjadrené v peniazoch. A čo výhody letového programu s posádkou na mesiac? Tu je úradník Zoznam výsledkov lunárneho programu v USA za približne 170 USD miliárd (v cenách roku 2005):
Mesiac nie je primárnym objektom, je ním planéta zemskej skupiny evolúcia a vnútorná štruktúra podobná Zemi. Mesiac je starodávny a uchováva históriu prvých miliárd rokov vývoja pozemských planét. Najmladšie skaly mesiaca sú približne v rovnakom veku ako staroveké pozemské. Stopy prvých procesov a udalostí, ktoré možno ovplyvnili Mesiac a Zem, možno ich nájsť iba teraz na mesiaci. Mesiac a Zem sú geneticky príbuzné a vytvárajú sa z nich rôzne pomery všeobecnej sady materiálov. Mesiac je bez života a nie obsahuje živé organizmy alebo miestne organické látky pôvod. Lunárne horniny pochádzajú z vysokej teploty procesy bez účasti vody. Rozdeľujú sa na tri typy: bazalty, anorthosity a breccie.
Pred veľmi dávno bol mesiac roztavený do veľkej hĺbky a vytvoril oceán magmy. Lunárne hory obsahujú zvyšky skorých hornín nízka hustota, ktorá sa vznášala na povrchu tohto oceánu. Oceán magmy bol tvorený séria úderov obrovských asteroidov, ktoré tvorili bazény naplnené lávovými prúdmi.
Mesiac je trochu asymetrický, pravdepodobne kvôli vplyvu Zeme. Povrch mesiaca je pokrytý kúskami skál a prachu. Tomu sa hovorí lunárny regolit a obsahuje jedinečnú radiačnú históriu Slnka, čo je dôležité pre pochopenie klimatických zmien na Zemi.
To všetko je veľmi zaujímavé (žiadne vtipy), ale všetky tieto znalosti majú nenapraviteľnú chybu – nemôžu sa šíriť na chlieb, nalejte do plynovej nádrže alebo postavte z nich dom. Ak je vo veľkom vesmír by sa objavil určité „elerium“, „tiberium“ alebo iné shishdostanium, ktorý by sa mohol použiť ako:
Nákladovo efektívny zdroj energie.
Neoddeliteľnou súčasťou výroby niečoho cenného a žiaduce.
Potraviny / lieky / vitamíny zásadne novej kvality.
Luxusný predmet alebo zdroj potešenia.
Keby tiež rástol iba na Marse alebo v asteroidovom páse (a na Zemi) a mohol ho ťažiť iba človek (aby mazaný ľudstvo neposlal lacnejšie a nenáročné roboty), potom by to bol presne ľudský vývoj priestor by získal neoceniteľný stimul. A v neprítomnosti v roku pesimistický scenár v roku 2020 môže ľudstvo stratiť trvalú prítomnosť aj na obežnej dráhe Zeme pozadie politicky zbitých kvetináčov medzinárodnej spolupráce daňovníci sa môžu opýtať: „Prečo potrebujeme novú stanicu po ISS? “
Prekliatie Tsiolkovského vzorca
Tu je, Nemesis of Cosmonautics:
fotografie z otvorených zdrojov
tu:
V je konečná rýchlosť rakety. I – špecifický impulz motora (koľko sekúnd môže motor na 1 kilogram paliva vytvoriť ťah 1 Newton) M1 – počiatočná hmotnosť rakety. M2 – konečná hmotnosť rakety.
V prípade plných nádrží je charakteristická rezerva rýchlosť, t. j. miera rýchlosti, ktorú vieme v prípade potreby zrýchlite / spomalte. Nazýva sa tiež zásobou delta-V (delta znamená zmenu, t. j. ide o zásobu) zmeny rýchlosti).
Aký je tu problém? Vytvorte mapu požadovaných zmien rýchlosti pre slnečnú sústavu:
fotografie z otvorených zdrojov
Predstavte si, že teraz chceme letieť na Mars a späť. Je to tak bude:
9400 m / s – začnite od Zeme. 3210 m / s – odlet z orbity Zeme. 1060 m / s – odpočúvanie Marsu. 0 m / s – prístup na nízku obežnú dráhu Marsu (biela trojuholník znamená možnosť brzdenia v atmosfére). 0 m / s – pristátie na Marse (brzdenie atmosféry). 3800 m / s – začnite od Marsu. 1440 m / s – zrýchlenie z orbity Marsu. 1060 m / s – zachytenie Zeme. 0 m / s – prístup na nízku obežnú dráhu Zeme (spomalenie atmosféry). 0 m / s – pristátie na Zemi (brzdíme atmosféru).
Výsledkom je krásna postava 19970 m / s, ktorú my zaokrúhlenie na 20 000 m / s. Môže byť naša raketa perfektná a objem paliva žiadnym spôsobom neovplyvňuje jeho hmotnosť (nádrže, potrubia) neváži nič). Skúsme vypočítať závislosť počiatočnej hmotnosti rakety z konečnej hmotnosti a špecifického impulzu. Transformácia vzorca Tsiolkovsky, dostaneme:
M1 = eV / I * M2
Použijeme bezplatný matematický balík Scilab. konečný berieme hmotnosť v rozmedzí 10 – 1000 ton, špecifický impulz bude sa pohybujú od 2000 m / s (chemické motory na hydrazíne) do 200 000 m / s (teoretický odhad maximálneho impulzu elektrického pohonu pre dnešok). Musím to hneď povedať, že pre maximálnu hmotnosť a minimálnu rýchlosť bude veľmi dôležitá (22 miliónov ton), takže rozsah Displej bude logaritmický.
[m2 I] = mriežka (10: 50: 1 000, 2 000: 5 000: 200 000); ml = log (exp (20000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
fotografie z otvorených zdrojov
Tento krásny graf je v skutočnosti vizuálnou chemickou vetou motory. Toto nie je novinka – o podobných chemických motoroch prax ukazuje dokonale, môžete normálne bežať malé sondy, ale aj na Mesiac lietať s posádkou už niekoľko ťažké.
Uľahčime si podmienky. Najprv povedzme, že začíname už z orbity Zeme a namiesto 20 km / s potrebujeme 10. Po druhé, znížime chvost neefektívnych chemických motorov o minimálna hodnota I 4400 m / s (UI vodíkového motora Priestor Kyvadlová doprava RS-25):
[m2 I] = mriežka (10: 50: 1000, 4400: 5000: 200000); ml = log (exp (10000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
Logaritmická stupnica:
fotografie z otvorených zdrojov
Lineárna stupnica:
fotografie z otvorených zdrojov
Vzdávame sa úplne na chemických motoroch. Jadrový motor NERVA mala používateľské rozhranie 9000 sekúnd. prepracované:
[m2 I] = mriežka (10: 50: 1000,9000: 5000: 200000); ml = exp (10000 * I. ^ – 1). * m2; surf (m2, I, m1)
Lineárna stupnica:
fotografie z otvorených zdrojov
Prečo opakujem tieto monotónne grafy? Pravda je taká zobrazuje sa plochá oblasť označená ako „príčina optimizmu“ keď sa objavia motory s UI vyšším ako 50 000 m / s, vo vnútri Slnečná sústava bude môcť viac alebo menej tolerantne lietať bez lode s hmotnosťou miliónov ton. A ERD, ktoré už existujú Teraz majú UI 25 000 až 3 000 m / s (napríklad SPD 2300). Avšak, musíte pochopiť, že dôvod optimizmu je veľmi obmedzený. Po prvé, tieto tisíce ton sa musia dodať na obežnú dráhu Zeme (a to mimoriadne ťažké). Po druhé, existujúce elektrické hnacie motory majú malý ťah, a ak chcete zrýchliť pomocou vhodného zrýchlenia, musíte nastaviť multimegawattové reaktory.
Zostavme ďalší zaujímavý graf. Dajte nám vedieť najvyšší hmotnosť – 1000 ton. Konštruujeme závislosť počiatočnej masy na špecifický impulz a konečná rýchlosť:
[VI] = mriežka (10000: 2000: 100000,50000: 5000: 200000); ml = exp (V. * (I. ^ – 1)) * 1000; surfovať (V, I, m1)
fotografie z otvorených zdrojov
Tento graf je zaujímavý tým, že v istom zmysle je to pohľad ďalšia budúcnosť ľudstva. Ak chceme pohodlné a rýchly let cez slnečnú sústavu, budete musieť ísť ďalší vyšší poriadok vo vývoji špecifických impulzných motorov s MD niekoľko stotisíc metrov za sekundu.
Žiadne ryby
Ľudstvo sa vyznačuje prefíkanosťou a vynaliezavosťou. teda S cieľom uľahčiť prístup k nim bolo vynájdených veľa nápadov space. Jeden z najdôležitejších parametrov charakterizujúcich túto bariéru, ktorú chceme skočiť, je cena za odstránenie kilogramu za orbit. Teraz podľa rôznych odhadov (tento stĺpec bol odstránený z Wiki, tu napríklad iný zdroj) pre rôzne nosiče rakiet, to cena je v rozmedzí 4000 – 13000 dolárov za kilogram za nízku cenu Zemská obežná dráha. Čo sa snažili prísť, aby to uľahčilo je ľahšie a lacnejšie dostať sa aspoň na obežnú dráhu blízku Zemi?
Opakovane použiteľné systémy. Historicky sa táto myšlienka už raz zvládla zlyhať v programe Space Shuttle. Teraz to robí Elon Musk plánuje zasadiť prvý krok. Chcel by som mu zaželať každý úspech, ale na základe minulého neúspechu si to nemyslím bude to kvalitatívny prielom. V najlepšom prípade náklady klesnú pár percent.
Single Stage to Orbit. Napriek tomu nie nad rámec projektov opakované pokusy. Vzduchový štart. Existuje úspešný projekt pre malé užitočné zaťaženie, ale nezaťažuje sa pri veľkom záťaže.
Spustenie vesmírneho priestoru bez rakiet. Bolo vymyslených veľa projektov, ale všetci majú fatálnu chybu – vyžadujú astronomické investície, ktoré nie je možné poraziť bez úplného dokončenia Projekt. Kým nie je vesmírny výťah, fontána alebo hromadný vodič plne postavený a spustený, z toho žiadny zisk.
Čo upokojí moje srdce
Ako sa môžete rozveseliť po týchto smutných myšlienkach? v Mám dva argumenty – jeden abstraktný a základný, ďalšie konkrétnejšie. Po prvé, pokrok vo všeobecnosti nie je jeden S-krivka, a mnoho z nich, ktoré tvoria také optimistické obrázok:
fotografie z otvorených zdrojov
V histórii letectva je možné rozlíšiť napríklad:
fotografie z otvorených zdrojov
A určite sme v podobnom bode vývoja kozmonautika. Áno, teraz existuje určitá stagnácia a dokonca je možný návrat, ale ľudstvo je v čele toho najlepšieho Zástupcovia prechádzajú múrom znalostí a niekde ešte nie vidíme, výhonky novej budúcnosti sa dostanú na cestu.
Druhým argumentom sú správy vývoj jadrového reaktora pre dopravu a energetiku modul:
fotografie z otvorených zdrojov
Najnovšie správy o tomto projekte boli v lete – zostavil prvú palivovú tyč. Diela, aj keď bez pravidelnej publicity, očividne sa deje a dúfame, že sa objavíte v nadchádzajúce roky úplne nového prístroja – jadrového remorkéra s ERE.
dovetok
Toto sú trochu nepresné myšlienky, budeme ich nazývať prvá iterácia. Chcem získať spätnú väzbu – možno mi niečo uniklo alebo je to zle určil význam tohto fenoménu. Kto vie, možno po spracovaní spätná väzba ukáže štíhlejšiu koncepciu alebo príde s ňou niečo zaujímavé?
Avor: lozga
Voda Peniaze Mesiac Mars Raketa Roboti Solárny systém Evolution
