اکتشاف فضا: تاریخچه، مشکلات و موفقیت ها

2024 نویسنده: Henry Conors | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-12 06:34

اخیراً بشریت وارد آستانه هزاره سوم شده است. در آینده چه چیزی در انتظار ما است؟ مطمئناً مشکلات زیادی وجود خواهد داشت که نیاز به راه حل های الزام آور دارد. به گفته دانشمندان، در سال 2050 تعداد ساکنان زمین به رقم 11 میلیارد نفر خواهد رسید. علاوه بر این، 94 درصد رشد در کشورهای در حال توسعه و تنها 6 درصد در کشورهای صنعتی خواهد بود. علاوه بر این، دانشمندان یاد گرفته اند که روند پیری را کاهش دهند، که به طور قابل توجهی امید به زندگی را افزایش می دهد.

این منجر به یک مشکل جدید می شود - کمبود مواد غذایی. در حال حاضر حدود نیم میلیارد نفر از گرسنگی می میرند. به همین دلیل سالانه حدود 50 میلیون نفر جان خود را از دست می دهند. تغذیه 11 میلیارد به افزایش 10 برابری در تولید غذا نیاز دارد. علاوه بر این، برای اطمینان از زندگی همه این افراد به انرژی نیاز خواهد بود. و این منجر به افزایش تولید سوخت و مواد اولیه می شود. آیا سیاره چنین باری را تحمل خواهد کرد؟

خب، آلودگی محیط زیست را فراموش نکنید. با افزایش نرخ تولیدنه تنها منابع تمام می شود، بلکه آب و هوای سیاره نیز در حال تغییر است. خودروها، نیروگاه ها و کارخانه ها آنقدر دی اکسید کربن را در جو منتشر می کنند که ظهور یک اثر گلخانه ای دور از دسترس نیست. با افزایش دما در زمین، ذوب یخچال ها و افزایش سطح آب در اقیانوس ها آغاز می شود. همه اینها بر شرایط زندگی مردم تأثیر منفی می گذارد. حتی ممکن است به فاجعه منجر شود.

این مشکلات به حل اکتشاف فضایی کمک می کند. خودت فکر کن انتقال کارخانه ها به آنجا، کشف مریخ، ماه، استخراج منابع و انرژی امکان پذیر خواهد بود. و همه چیز مانند فیلم ها و صفحات آثار علمی تخیلی خواهد بود.

انرژی از فضا

اکنون 90 درصد کل انرژی زمین از سوزاندن سوخت در اجاق‌های خانگی، موتورهای خودرو و دیگ‌های نیروگاه به دست می‌آید. مصرف انرژی هر 20 سال دو برابر می شود. چقدر منابع طبیعی برای رفع نیازهای ما کافی است؟

مثلا همون روغن؟ به گفته دانشمندان به اندازه تاریخ اکتشافات فضا، یعنی تا 50 سال دیگر به پایان می رسد. زغال سنگ 100 سال و گاز حدود 40 سال. اتفاقاً انرژی هسته ای نیز یک منبع پایان ناپذیر است.

از نظر تئوری، مشکل یافتن انرژی جایگزین در دهه 30 قرن گذشته، زمانی که آنها با واکنش همجوشی گرما هسته ای مطرح کردند، حل شد. متأسفانه او هنوز از کنترل خارج است. اما حتی اگر یاد بگیرید آن را کنترل کنید و انرژی را در مقادیر نامحدود دریافت کنید، این منجر به گرم شدن بیش از حد سیاره و غیرقابل برگشت خواهد شد.تغییرات آب و هوایی آیا راهی برای خروج از این وضعیت وجود دارد؟

صنعت سه بعدی

البته، این اکتشاف فضایی است. باید از صنعت «دو بعدی» به سمت «سه بعدی» حرکت کرد. یعنی تمام صنایع انرژی بر باید از سطح زمین به فضا منتقل شوند. اما در حال حاضر انجام این کار از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. هزینه چنین انرژی 200 برابر بیشتر از برق تولید شده توسط گرما در زمین خواهد بود. بعلاوه، تزریق پول نقد به ساخت ایستگاه های مداری بزرگ نیاز دارد. به طور کلی، ما باید منتظر بمانیم تا بشریت مراحل بعدی اکتشاف فضایی را طی کند، زمانی که فناوری بهبود یافته و هزینه مصالح ساختمانی کاهش می‌یابد.

24/7 خورشید

در طول تاریخ سیاره، مردم از نور خورشید استفاده کرده اند. با این حال، نیاز به آن تنها در روز نیست. در شب، به مدت طولانی تری نیاز است: برای روشن کردن مکان های ساخت و ساز، خیابان ها، مزارع در حین کار کشاورزی (کاشت، برداشت) و غیره. و در شمال دور، خورشید به مدت شش ماه اصلاً در آسمان ظاهر نمی شود. آیا می توان ساعات روز را افزایش داد؟ ایجاد یک خورشید مصنوعی چقدر واقعی است؟ پیشرفت های امروزی در اکتشافات فضایی این کار را کاملاً امکان پذیر می کند. کافی است یک وسیله مناسب در مدار سیاره قرار دهید تا نور را به زمین منعکس کند. در عین حال، شدت آن قابل تغییر است.

چه کسی بازتابنده را اختراع کرد؟

می توان گفت که تاریخچه اکتشافات فضایی در آلمان با ایده ایجاد بازتابنده های فرازمینی که توسط مهندس آلمانی هرمان پیشنهاد شد آغاز شد.اوبرث در سال 1929. پیشرفت بیشتر آن را می توان در کار دانشمند اریک کرافت از ایالات متحده دنبال کرد. اکنون آمریکایی ها بیش از هر زمان دیگری به اجرای این پروژه نزدیک شده اند.

از نظر ساختاری، بازتابنده قابی است که روی آن یک لایه فلزی پلیمری کشیده شده است که تابش خورشید را منعکس می کند. جهت شار نور یا با دستورات زمین یا به طور خودکار طبق یک برنامه از پیش تعیین شده انجام می شود.

اجرای پروژه

ایالات متحده در حال پیشرفت جدی در اکتشافات فضایی است و به اجرای این پروژه نزدیک شده است. اکنون کارشناسان آمریکایی در حال بررسی امکان قرار دادن ماهواره های مناسب در مدار هستند. آنها دقیقاً بالای آمریکای شمالی قرار خواهند گرفت. 16 آینه منعکس کننده نصب شده، ساعات نور روز را 2 ساعت افزایش می دهد. قرار است دو بازتابنده به آلاسکا ارسال شود که باعث افزایش 3 ساعت در ساعات نور روز در آنجا می شود. اگر از ماهواره‌های بازتابنده برای افزایش روز در کلان شهرها استفاده می‌کنید، نورپردازی باکیفیت و بدون سایه خیابان‌ها، بزرگراه‌ها، کارگاه‌های ساختمانی را برای آنها فراهم می‌کند که بدون شک از نظر اقتصادی مفید است.

بازتابگران در روسیه

برای مثال، اگر پنج شهر مسکو از نظر اندازه از فضا روشن شوند، به لطف صرفه جویی در انرژی، هزینه ها در حدود 4-5 سال پرداخت می شود. علاوه بر این، سیستم ماهواره های بازتابنده می تواند بدون هیچ هزینه اضافی به گروه دیگری از شهرها سوئیچ کند. و اگر انرژی نه از نیروگاه های بخار، بلکه از فضا تامین شود، هوا چگونه تصفیه می شودفضا! تنها مانع اجرای این طرح در کشور ما کمبود اعتبار است. بنابراین، اکتشافات فضایی روسیه به آن سرعتی که می‌خواهد پیش نمی‌رود.

گیاهان فرازمینی

بیش از 300 سال از کشف خلاء توسط E. Torricelli می گذرد. این امر نقش بسزایی در توسعه فناوری داشت. از این گذشته، بدون درک فیزیک خلاء، ایجاد موتورهای الکترونیکی یا احتراق داخلی غیرممکن خواهد بود. اما همه اینها در مورد صنعت روی زمین صدق می کند. تصور اینکه خلاء چه فرصت هایی را در موضوعی مانند اکتشاف فضایی ایجاد می کند دشوار است. چرا کهکشان را با ساختن کارخانه هایی در آنجا به مردم خدمت نمی کنیم؟ آنها در یک محیط کاملا متفاوت، در شرایط خلاء، دمای پایین، منابع قدرتمند تابش خورشیدی و بی وزنی قرار خواهند گرفت.

اکنون درک همه مزایای این عوامل دشوار است، اما می توان با اطمینان گفت که چشم اندازهای خارق العاده ای در حال باز شدن است و موضوع "اکتشاف فضا از طریق ساخت کارخانه های فرازمینی" بیش از هر زمان دیگری مرتبط می شود.. اگر پرتوهای خورشید توسط یک آینه سهموی متمرکز شود، می توان قطعاتی از آلیاژ تیتانیوم، فولاد ضد زنگ و غیره را جوش داد و وقتی فلزات در شرایط زمینی ذوب می شوند، ناخالصی ها وارد آنها می شود. و تکنولوژی به طور فزاینده ای به مواد فوق خالص نیاز دارد. چگونه آنها را بدست آوریم؟ شما می توانید فلز را در یک میدان مغناطیسی "تعلیق" کنید. اگر جرم آن کوچک باشد، این میدان آن را نگه می دارد. در این حالت، فلز را می توان با عبور جریان فرکانس بالا از آن ذوب کرد.

در حالت بی وزنی، مواد با هر جرم و اندازه ای را می توان ذوب کرد. نیاز نیستبدون قالب، بدون بوته برای ریخته گری. همچنین نیازی به سنگ زنی و پرداخت بعدی نیست. و مواد یا در کوره های معمولی یا خورشیدی ذوب می شوند. در شرایط خلاء، "جوشکاری سرد" را می توان انجام داد: سطوح فلزی به خوبی تمیز شده و منطبق با اتصالات بسیار قوی ایجاد می کنند.

در شرایط زمینی، ساخت کریستال های نیمه هادی بزرگ بدون نقص امکان پذیر نخواهد بود که باعث کاهش کیفیت ریزمدارها و دستگاه های ساخته شده از آنها می شود. به لطف بی وزنی و خلاء، دستیابی به کریستال هایی با خواص مطلوب امکان پذیر خواهد بود.

تلاش برای اجرای ایده ها

اولین گام ها در اجرای این ایده ها در دهه 80، زمانی که اکتشافات فضایی در اتحاد جماهیر شوروی در اوج بود، برداشته شد. در سال 1985 مهندسان ماهواره ای را به مدار زمین پرتاب کردند. دو هفته بعد، او نمونه هایی از مواد را به زمین تحویل داد. چنین پرتاب‌هایی به یک سنت سالانه تبدیل شده است.

در همان سال، پروژه "تکنولوژی" در NPO "Salyut" توسعه یافت. قرار بود یک فضاپیما با وزن 20 تن و یک کارخانه با وزن 100 تن ساخته شود. این دستگاه مجهز به کپسول های بالستیک بود که قرار بود محصولات تولیدی را به زمین برساند. این پروژه هرگز اجرا نشد. خواهید پرسید چرا؟ این یک مشکل استاندارد اکتشاف فضایی است - کمبود بودجه. در زمان ما مرتبط است.

سکونتگاه های فضایی

در آغاز قرن بیستم، داستان خارق العاده ای از K. E. Tsiolkovsky "خارج از زمین" منتشر شد. در آن، او اولین سکونتگاه های کهکشانی را توصیف کرد. در لحظه ای کهدستاوردهای خاصی در اکتشاف فضا وجود دارد، شما می توانید اجرای این پروژه خارق العاده را به عهده بگیرید.

در سال 1974، جرارد اونیل، استاد فیزیک دانشگاه پرینستون، پروژه ای را برای استعمار کهکشان توسعه داد و منتشر کرد. او پیشنهاد کرد که سکونتگاه های فضایی را در نقطه لیبراسیون (محلی که نیروهای جاذبه خورشید، ماه و زمین یکدیگر را خنثی می کنند) قرار دهند. چنین روستاهایی همیشه در یک مکان خواهند بود.

O^'نیل معتقد است که در سال ۲۰۷۴ اکثر مردم به فضا نقل مکان خواهند کرد و منابع غذایی و انرژی نامحدودی خواهند داشت. این زمین به یک پارک بزرگ و عاری از صنعت تبدیل خواهد شد که می توانید تعطیلات خود را در آن بگذرانید.

مستعمره مدل O^'نیل

اکتشاف فضایی آرام، پروفسور پیشنهاد می کند که با ساخت مدلی با شعاع ۱۰۰ متر شروع کنید. این مرکز می تواند تا 10000 نفر را در خود جای دهد. وظیفه اصلی این شهرک ساخت مدل بعدی است که باید 10 برابر بزرگتر باشد. قطر کلنی بعدی به 6-7 کیلومتر و طول آن به 20 افزایش می یابد.

در جامعه علمی پیرامون پروژه O^'نیل، اختلافات هنوز فروکش نمی کند. در مستعمرات پیشنهادی او، تراکم جمعیت تقریباً مشابه شهرهای زمینی است. و این خیلی زیاد است! به خصوص وقتی در نظر داشته باشید که آخر هفته ها نمی توانید از شهر خارج شوید. تعداد کمی از مردم می خواهند در پارک های تنگ استراحت کنند. به سختی می توان آن را با شرایط زندگی روی زمین مقایسه کرد. و شرایط با سازگاری روانی و تمایل به تغییر مکان در این فضاهای بسته چگونه خواهد بود؟آیا مردم می خواهند در آنجا زندگی کنند؟ آیا سکونتگاه های فضایی به محل گسترش بلایا و درگیری های جهانی تبدیل خواهند شد؟ همه این سوالات هنوز باز هستند.

نتیجه گیری

در روده های منظومه شمسی، مقدار غیر قابل محاسبه ای از منابع مادی و انرژی نهفته است. بنابراین، اکتشافات فضایی انسانی اکنون باید به یک اولویت تبدیل شود. به هر حال، در صورت موفقیت، منابع دریافتی به نفع مردم خواهد بود.

تا کنون، فضانوردی اولین گام های خود را در این مسیر برداشته است. می توان گفت که این یک کودک است، اما به مرور زمان بالغ می شود. مشکل اصلی اکتشافات فضایی کمبود ایده نیست، بلکه کمبود بودجه است. منابع مادی عظیمی مورد نیاز است. اما اگر آنها را با هزینه تسلیحات مقایسه کنیم، آنقدر هم زیاد نیست. برای مثال، کاهش 50 درصدی هزینه‌های نظامی جهانی، امکان سه سفر به مریخ را در چند سال آینده فراهم می‌کند.

در زمان ما، بشریت باید با ایده وحدت جهان آغشته شود و در اولویت های توسعه تجدید نظر کند. و فضا نماد همکاری خواهد بود. بهتر است کارخانه هایی در مریخ و ماه بسازیم که از این طریق به نفع همه مردم باشد تا اینکه پتانسیل هسته ای جهان را که از قبل متورم شده است چند برابر کنیم. افرادی هستند که استدلال می کنند که اکتشافات فضایی می توانند منتظر بمانند. دانشمندان معمولاً به آنها اینگونه پاسخ می دهند: "البته، شاید، زیرا جهان برای همیشه وجود خواهد داشت، اما ما، متأسفانه، نخواهیم داشت."