Освоение космоса: история, проблемы и успехи

Недавно человечество вступило на порог третьего тысячелетия. Что ждёт нас в будущем? Наверняка возникнет много проблем, требующих обязательных решений. По прогнозам учёных, в 2050 году численность жителей Земли достигнет цифры 11 млрд. человек. Причём 94% прирост будет в развивающихся странах и только 6% в промышленно развитых. Кроме того, учёные научились замедлять процессы старения, что существенно увеличивает продолжительность жизни.

Это ведёт к новой проблеме – нехватке продовольствия. В данный момент примерно полмиллиарда человек голодают. По этой причине ежегодно умирают около 50 миллионов. Чтобы прокормить 11 миллиардов, нужно будет в 10 раз увеличить производство продуктов питания. Помимо этого понадобится энергия для обеспечения жизни всех этих людей. А это ведёт к увеличению добычи топлива и сырья. Выдержит ли планета подобную нагрузку?

Ну и не стоит забывать о загрязнении окружающей среды. С наращиванием темпов производства не только истощаются ресурсы, но и меняется климат планеты. Машины, электростанции, заводы выбрасывают в атмосферу такое количество углекислого газа, что возникновение парникового эффекта совсем не за горами. С повышением температуры на Земле начнётся таяние ледников и повышение уровня воды в Мировом океане. Всё это самым неблагоприятным образом скажется на условиях жизни людей. Даже может привести к катастрофе.

Данные проблемы поможет решить освоение космоса. Подумайте сами. Туда можно будет переместить заводы, исследовать Марс, Луну, добывать ресурсы и энергию. И всё будет так, как в фильмах и на страницах научно-фантастических произведений.

Энергия из космоса

Сейчас 90% всей земной энергии получают путём сжигания топлива в домашних печах, автомобильных двигателях и котлах электростанций. Каждые 20 лет потребление энергии удваивается. Насколько же хватит природных ресурсов для удовлетворения наших нужд?

Например, то же нефти? По прогнозам учёных, она закончится через столько лет, сколько насчитывает история освоения космоса, то есть через 50. Угля хватит на 100 лет, а газа примерно на 40. Кстати, атомная энергия тоже относится к исчерпаемым источникам.

Теоретически проблема поиска альтернативной энергии была решена ещё в 30-х годах прошлого века, когда придумали реакцию термоядерного синтеза. К сожалению, она до сих пор неуправляема. Но даже если научиться её контролировать и получать энергию в неограниченных количествах, то это приведёт к перегреву планеты и необратимому изменению климата. Существует ли выход из этой ситуации?

Трёхмерная индустрия

Конечно, это освоение космоса. Необходимо перейти из «двухмерной» индустрии в «трёхмерную». То есть все энергоёмкие производства нужно перенести с поверхности Земли в космос. Но в данный момент делать это экономически невыгодно. Стоимость такой энергии будет в 200 раз выше электричества, полученного тепловым путём на Земле. Плюс огромных денежных вливаний потребует постройка больших орбитальных станций. В общем, нужно подождать, пока человечество пройдёт следующие этапы освоения космоса, когда будет усовершенствована техника и снизится стоимость строительных материалов.

Круглосуточное солнце

На протяжении всей истории существования планеты люди пользовались солнечным светом. Однако потребность в нём есть не только в дневное время. Ночью он нужен намного дольше: для освещения строек, улиц, полей во время сельхозработ (посевной, уборки) и т.д. А на Крайнем Севере Солнце вообще не появляется на небосклоне по полгода. Можно ли увеличить световой день? Насколько реально создание искусственного Солнца? Сегодняшние успехи в освоении космоса делают эту задачу вполне осуществимой. Достаточно лишь разместить на орбите планеты соответствующее приспособление для отражения света на Землю. При этом его интенсивность можно будет менять.

Кто придумал рефлектор?

Можно сказать, что история освоения космоса в Германии началась с идеи создания внеземных рефлекторов, предложенной немецким инженером Германом Обертом в 1929 году. Дальнейшее её развитие можно проследить по работам учёного Эрика Крафта из США. Сейчас американцы как никогда близки к осуществлению этого проекта.

Конструктивно рефлектор представляет собой раму, на которую натянута полимерная металлизированная плёнка, отражающая излучение солнца. Направление светового потока будет осуществляться либо по командам с Земли, либо автоматически, по заданной заранее программе.

Реализация проекта

США делают серьёзные успехи в освоении космоса и вплотную приблизились к реализации этого проекта. Сейчас американские специалисты исследуют возможность размещения на орбите соответствующих спутников. Находиться они будут прямо над Северной Америкой. 16 установленных зеркал-отражателей позволят продлить световой день на 2 часа. Два отражателя планируют направить на Аляску, что увеличит там световой день на целых 3 часа. Если использовать спутники-рефлекторы для продления дня в мегаполисах, то это обеспечит их высококачественным и бестеневым освещением улиц, магистралей, строек, что, несомненно, является выгодным с экономической точки зрения.

Рефлекторы в России

Например, если освещать из космоса пять городов, равных по размерам Москве, то благодаря экономии электроэнергии затраты окупятся примерно через 4-5 лет. Причём система спутников-рефлекторов без всяких дополнительных затрат может переключиться на другую группу городов. А как очистится воздух, если энергия будет поступать не от чадящих электростанций, а из космического пространства! Единственное препятствие на пути реализации этого проекта в нашей стране – это недостаток финансирования. Поэтому освоение космоса Россией идёт не так быстро, как хотелось.

Внеземные заводы

Прошло уже больше 300 лет со дня открытия Э. Торричелли вакуума. Это сыграло огромную роль в развитии техники. Ведь без понимания физики вакуума было бы невозможно создать ни электронику, ни двигатели внутреннего сгорания. Но всё это относится к промышленности на Земле. Сложно представить, какие возможности даст вакуум в таком деле, как освоение космоса. Почему бы не заставить галактику служить людям, построив там заводы? Они будут находиться в совершенно другой среде, в условиях вакуума, низких температур, мощных источников солнечного излучения и невесомости.

Сейчас сложно осознать все преимущества данных факторов, но можно с уверенностью сказать, что открываются просто фантастические перспективы и тема «Освоение космоса путём постройки внеземных заводов» становится актуальной как никогда. Если сконцентрировать лучи Солнца параболическим зеркалом, то можно сваривать детали из титановых сплавов, нержавеющей стали и др. При плавке металлов в земных условиях в них попадают примеси. А технике всё больше необходимы сверхчистые материалы. Как их получить? Можно «подвесить» металл в магнитном поле. Если его масса мала, то данное поле его удержит. При этом металл можно расплавить, пропуская через него высокочастотный ток.

В невесомости можно плавить материалы любых масс и размеров. Не нужны ни формы, ни тигли для литья. Также нет необходимости в последующей шлифовке и полировке. А плавить материалы будут либо в обычных, либо в солнечных печах. В условиях вакуума можно осуществлять «холодную сварку»: хорошо зачищенные и подогнанные друг к другу поверхности металлов образуют очень прочные соединения.

В земных условиях не получится сделать большие полупроводниковые кристаллы без дефектов, которые снижают качество изготовленных из них микросхем и приборов. Благодаря невесомости и вакууму можно будет получить кристаллы с нужными свойствами.

Попытки реализации идей

Первые шаги в осуществлении этих идей были сделаны в 80-х годах, когда освоение космоса в СССР шло полным ходом. В 1985 году инженеры запустили на орбиту спутник. Спустя две недели он доставил на Землю образцы материалов. Такие запуски стали ежегодной традицией.

В том же году в НПО «Салют» был разработан проект «Технология». Планировалась постройка космического аппарата весом 20 тонн и завода весом 100 тонн. Аппарат снабдили баллистическими капсулами, которые должны были доставлять изготовленную продукцию на Землю. Проект так и не был реализован. Вы спросите: почему? Это стандартная проблема освоения космоса – недостаток финансирования. Она актуальна и в наше время.

Космические поселения

В начале 20 века вышла фантастическая повесть К. Э. Циолковского «Вне Земли». В ней он описывал первые галактические поселения. В данный момент, когда уже есть определённые достижения в освоении космоса, можно взяться за осуществление этого фантастического проекта.

В 1974 году профессором физики Принстонского университета Джерардом О'Нилом был разработан и опубликован проект колонизации галактики. Он предлагал разместить космические поселения в точке либрации (место, где силы притяжения Солнца, Луны и Земли компенсируют друг друга). Такие посёлки всё время будут находиться в одном месте.

О^'Нил считает, что в 2074 году большая часть людей переселится в космос и будет обладать неограниченными пищевыми и энергетическими ресурсами. Земля станет огромным парком, свободным от промышленности, где можно будет проводить свой отпуск.

Модель колонии О^'Нила

Мирное освоение космоса профессор предлагает начать с постройки модели радиусом 100 метров. В таком сооружении может разместиться примерно 10 тысяч человек. Главная задача этого поселения – постройка следующей модели, которая должна быть в 10 раз больше. Диаметр следующей колонии увеличивается до 6-7 километров, а длина возрастает до 20.

В научном сообществе вокруг проекта О^'Нила до сих пор не утихают споры. В предлагаемых им колониях плотность населения примерно такая же, как и в земных городах. А это довольно много! Особенно если учитывать, что в выходные дни там нельзя выбраться за город. В тесных парках мало кто захочет отдыхать. Вряд ли это можно сопоставить с условиями жизни на Земле. А как в этих закрытых пространствах будут обстоять дела с психологической совместимостью и тягой к перемене мест? Захотят ли люди там жить? Не станут ли космические поселения местами распространения глобальных бедствий и конфликтов? Все эти вопросы пока остаются открытыми.

Заключение

В недрах Солнечной системы заложено неисчислимое количество материальных и энергетических ресурсов. Поэтому освоение космоса человеком должно сейчас стать приоритетной задачей. Ведь в случае успеха, полученные ресурсы будут служить на благо людей.

Пока космонавтика делает в этом направлении первые шаги. Можно сказать, что это идёт ребёнок, но со временем он станет взрослым. Главная проблема освоения космоса – это не недостаток идей, а нехватка денежных средств. Необходимы огромные материальные ресурсы. Но если сравнить их с затратами на вооружение, то сумма не такая уж и большая. Например, сокращение мировых военных расходов на 50% позволит в ближайшие несколько лет отправить на Марс три экспедиции.

В наше время человечеству стоит проникнуться идеей единства мира и пересмотреть приоритеты в развитии. А космос будет символом сотрудничества. Лучше строить заводы на Марсе и Луне, принося этим пользу всем людям, чем многократно увеличивать и без того раздутый мировой ядерный потенциал. Есть люди, которые утверждают, что освоение космоса может подождать. Обычно учёные отвечают им так: «Конечно, может, ведь вселенная будет существовать вечно, а вот мы, к сожалению, нет».