Foto z otevřených zdrojů
V průběhu dvacátého století psali spisovatelé sci-fi hodně a talentovaní průzkum vesmíru. Hrdinové „Hiusa“ dali lidstvu bohatství Pilot Uranu Golconda Pirks pracoval jako kapitán vesmíru hromadné nosiče, vůdci přepravců kontejnerů prošli sluneční soustavou a hromadné nosiče trumfů a nemluvím o všech mystikách cestování do tajemné monolity.
21. století však nesplnilo očekávání. Lidstvo stojí nesmyslně chodba Kosmosu, která není trvale vybrána za pozemskou orbity. Proč se to stalo a co doufat těm, kteří by chtěli číst zprávy o zvýšení výnosu marťanských jabloní?
Houslista není nutná
Prvním paradoxem, se kterým jsme se setkali, je, že člověk není nejvíce vhodný předmět pro průzkum vesmíru. Spisovatelé sci-fi kdo vynalezl vesmírné expedice, se mohl spolehnout pouze o historické zkušenosti průkopníků Země – námořníků, polární průzkumníci, první letci. Opravdu, než se zdá, Liší se dobytí Marsu od dobytí jižního pólu?
Zde i tam nevhodné pro život bez předchozí přípravy prostředí, musíte si vzít s sebou zásoby i mimo loď nebo doma nemůžete jít ven bez nasazení speciálního vybavení. Ale science fiction a futurologové nemohli předvídat vývoj elektroniky a robotika a výzkumné roboty jsou obvykle popsány v anekdotální žíla:
„Musel jsem se od dopisu odtrhnout půl hodiny a poslouchat nářky mého souseda, kybernetika Shcherbakova. Pravděpodobně víte, že severně od raketového závodu je velkolepý podzemní závod na zpracování uranu a transuranidů. Lidé pracovat v šesti směnách. Roboti – nepřetržitě; úžasné stroje, poslední slovo praktické kybernetiky. Ale jak se říká Japonec, opice také spadne ze stromu. Teď ke mně Shcherbakov, rozzlobený jako peklo, a řekl, že gang těchto mechanických idioti (jeho vlastní slova) dnes večer vytáhli jednoho z nich velké sklady rudy, což je zjevně považováno za neobvykle bohaté vklad. Programy robotů byly různé, takže ráno část skladu byla ve skladech raketometů, část – u vchodu do geologický management a jeho část je obecně neznámá. Vyhledávání pokračuje. “
Ale žádný ze známých autorů netušil, že robot je ve vývoji vesmír má oproti lidem mnoho výhod:
Na rozdíl od lidí potřebuje robot jen sílu a zajištění tepelné rovnováhy. Není třeba nosit desítky tun skleníky, potraviny, voda, kyslík, oděvní a hygienické výrobky, léčiva a další věci. Robot může být odeslán v jednom směru, bez návratu. Robot je schopen pracovat roky. Zkušenosti “Voyagers”, roverů nebo “Cassini” říká, že teď je správnější nemluvit let a desetiletí. Robot je schopen pracovat roky v podmínkách které jsou smrtelné pro člověka. Sonda Galileo obdržela dávku 25 časy překračující smrtelné pro osobu a poté pracoval pro orbita 8 let.
Výsledkem bylo, že vážili pouze roboti několik tun zapadá do technických schopností lidstva pošlete je na jiné planety za rozumné peníze a začal jediný způsob, jak uspokojit vědecké zvědavost a získávání krásných fotografií.
Žijeme v logistické křivce
Druhou chybou sci-fi bylo, že předpovídali lineární nebo dokonce exponenciální vývoj astronautiky. I když stále v roce 1838 byl objeven takový jev jako logistická křivka. Co je to strašné zvíře? Vezměte si například historii letectví:
1900s První nemotorný co říká, první záznamy – létající do několik kilometrů s jedním cestujícím. 1910s První skauti bojovníci, bombardéry, poštovní a osobní letadla. 1920-1930s V noci mastering, první transkontinentální lety. Čtyřicátá léta Letectví je vážná vojenská a dopravní síla. Padesátá léta Tryskové motory dávají nový impuls rozvoji letectví – nové rychlosti, dojezdy a výšky, ještě více cestujících. 1960-70s. První nadzvukový a široký cestující letadla, letectví je kvalitativně dostupnější. 1980-90s. Brzdění. Vývoj je stále dražší, vývojové společnosti jsou spojeny do obra společnost. A letadla jsou čím dál více podobná. 2000s Limit. Dva obři Boeing a Airbus se navenek shodují auta, nadzvukové osobní letouny obvykle vymizely.
Pokud tyto úspěchy převedete do čísel, získáte to obrázek:
Foto z otevřených zdrojů
Ve vesmíru je situace úplně stejná:
Foto z otevřených zdrojů
Pro přehlednost lze graf křivky S překrýt výdaje k dosažení této úrovně:
Foto z otevřených zdrojů
A smutek našeho „dneška“ je ve vesmíru stávající technologie, jsme blízko úrovni nasycení. Technicky může létat v posádce verzi na Měsíc a dokonce i Mars, ale nějak se omlouvám za peníze.
Zavazadla KT – získejte gravitsapu
Další smutný aspekt, který zpomaluje trhnutí do vesmíru, ještě není našel něco velmi cenného, za co stojí za to utratit peníze průzkum vesmíru za pozemskou orbitu. Upozorňujeme, že dne Oběžná dráha blízko Země je nyní spousta komerčních satelitů – komunikace, televize a internet, meteorologické, kartografické. A ty všichni mají hmatatelné výhody vyjádřené v penězích. A co výhody letového programu s posádkou měsíce? Tady je oficiální Seznam výsledků lunárních programů v USA za přibližně 170 USD miliarda (v cenách roku 2005):
Měsíc není primárním objektem, je to planeta pozemské skupiny evoluce a vnitřní struktura podobná Zemi. Měsíc je starověký a uchovává historii prvních miliard let vývoje pozemských planet. Nejmladší měsíční skály jsou přibližně ve stejném věku jako starověké pozemské. Stopy prvních procesů a událostí, které možná ovlivnil Měsíc a Zemi, lze nalézt teprve nyní na měsíci. Měsíc a Země jsou geneticky spjaty a formovány z různé proporce obecné sady materiálů. Měsíc je bez života a ne obsahuje živé organismy nebo místní organické látky původ. Lunární horniny pocházely z vysoké teploty procesy bez účasti vody. Jsou rozděleny do tří typů: bazalty, anorthosity a breccias.
Před velmi dlouhou dobou byl měsíc roztaven do velké hloubky a vytvořil oceán magmatu. Lunární hory obsahují zbytky časných skal nízká hustota, která se vznášela na povrchu tohoto oceánu. Oceán magmatu byl tvořen řadou úderů obrovských asteroidů, které tvořily bazény naplněné lávovými proudy.
Měsíc je poněkud asymetrický, pravděpodobně kvůli vlivu Země. Povrch měsíce je pokryt kousky skály a prachu. Tomu se říká lunární regolith a obsahuje unikátní radiační historii Slunce, což je důležité pro pochopení změny klimatu na Zemi.
To vše je velmi zajímavé (bez vtipů), ale všechny tyto znalosti mají nenapravitelnou vadu – nelze je šířit na chléb, nalít do plynové nádrže nebo postavit z nich dům. Pokud ve velkém vesmír by byl objeven jistý “elerium”, “Tiberium” nebo jiný shishdostanium, který by mohl být použit jako:
Nákladově efektivní zdroj energie.
Nedílnou součástí výroby něčeho cenného a nutné.
Potraviny / léky / vitaminy zásadně nové kvality.
Luxusní předmět nebo zdroj potěšení.
Pokud také rostl pouze na Marsu nebo v asteroidním pásu (a na Zemi) a mohl být těžen pouze člověkem (aby mazaný lidstvo neposlal levnější a nenáročné roboty), pak by to byl přesně lidský vývoj vesmír by získal neocenitelný stimul. A v nepřítomnosti v roce pesimistický scénář ve 20. letech může lidstvo ztratit trvalou přítomnost i na oběžné dráze Země pozadí politicky otlučených květináčů mezinárodní spolupráce daňoví poplatníci se mohou ptát: „Proč potřebujeme novou stanici poté ISS? “
Prokletí Tsiolkovského vzorce
Tady to je, Nemesis of Cosmonautics:
Foto z otevřených zdrojů
Zde:
V je konečná rychlost rakety. I – specifický impuls motoru (kolik sekund může motor na 1 kilogram paliva vytvořit tah 1 Newton) M1 – počáteční hmotnost rakety. M2 – konečná hmotnost rakety.
V pro plné nádrže je charakteristická rezerva rychlost, tj. meze rychlosti, kterou můžeme v případě potřeby zrychlete / zpomalte. Nazývá se také zásobou delta-V (delta znamená změnu, tj. jedná se o zásobu) rychlostní změny).
Jaký je problém? Vezměte si mapu požadovaných změn rychlosti pro sluneční soustavu:
Foto z otevřených zdrojů
Představte si nyní, že chceme letět na Mars a zpět. To je bude:
9400 m / s – start ze Země. 3210 m / s – odlet z oběžné dráhy Země. 1060 m / s – zachycení Marsu. 0 m / s – přístup na nízkou oběžnou dráhu Marsu (bílá trojúhelník znamená možnost brzdění kolem atmosféry). 0 m / s – přistání na Marsu (brzda na atmosféře). 3800 m / s – začněte od Marsu. 1440 m / s – zrychlení z oběžné dráhy Marsu. 1060 m / s – zachycení Země. 0 m / s – přístup na zemskou nízkou oběžnou dráhu (zpomalení atmosféry). 0 m / s – přistání na Zemi (brzdíme atmosféru).
Výsledkem je krásná postava 19970 m / s, kterou my zaokrouhlit na 20 000 m / s. Může být naše raketa perfektní a objem paliva žádným způsobem neovlivňuje jeho hmotnost (nádrže, potrubí) nic nevážit). Zkusme spočítat závislost počáteční hmotnosti rakety z konečné hmoty a specifického impulsu. Transformace vzorce Tsiolkovsky, dostaneme:
M1 = eV / I * M2
Použijeme bezplatný matematický balíček Scilab. Ultimate bereme hmotnost v rozmezí 10 – 1000 tun, specifický impuls bude liší se od 2000 m / s (chemické motory na hydrazinu) do 200 000 m / s (teoretický odhad maximálního impulsu elektrického pohonu pro dnešek). Musím to hned říci, že pro maximální hmotnost a minimální hybnost bude velmi důležité (22 milionů tun), takže rozsah Displej bude logaritmický.
[m2 I] = mřížková síť (10: 50: 1 000, 2 000: 5 000: 200 000); ml = log (exp (20000 * I. ^ – 1). * m2); příboj (m2, I, m1)
Foto z otevřených zdrojů
Tento krásný graf je ve skutečnosti vizuální chemickou větou motory. Toto není novinka – o chemických motorech jako je tato praxe ukazuje dokonale, můžete normálně běžet malé sondy, ale i na Měsíc létat s posádkou již několik obtížné.
Pojďme zmírnit podmínky. Nejprve řekněme, že už začínáme z oběžné dráhy Země a místo 20 km / s budeme potřebovat 10. Za druhé, snížili jsme ocas neúčinných chemických motorů minimální hodnota I 4400 m / s (UI vodíkového motoru Space Shuttle RS-25):
[m2 I] = mřížková mřížka (10: 50: 1000,4400: 5000: 200000); ml = log (exp (10000 * I. ^ – 1). * m2); příboj (m2, I, m1)
Logaritmická stupnice:
Foto z otevřených zdrojů
Lineární stupnice:
Foto z otevřených zdrojů
Vzdáváme se úplně na chemických motorech. Jaderný motor NERVA měla uživatelské rozhraní 9000 sekund. Přepsat:
[m2 I] = mřížková mřížka (10: 50: 1000,9000: 5000: 200000); ml = exp (10000 * I. ^ – 1). * m2; příboj (m2, I, m1)
Lineární stupnice:
Foto z otevřených zdrojů
Proč opakuji tyto monotónní grafy? Faktem je, že ukazuje se plochá oblast označená jako „příčina optimismu“ že když se objeví motory s UI vyšším než 50 000 m / s, uvnitř Sluneční soustava bude schopna více či méně snáze létat bez lodě začínající hmotností milionů tun. A ERD, které již jsou Nyní mají UI 25000-30000 m / s (například SPD 2300). Nicméně, musíte pochopit, že důvod optimismu je velmi omezený. Za prvé, tyto tisíce tun musí být dodány na orbitu Země (a to velmi obtížné). Za druhé, stávající elektrické hnací motory mají malý tah, a pro zrychlení s vhodným zrychlením musíte nastavit multi-megawattové reaktory.
Postavme další zajímavý graf. Dejte nám vědět konečný hmotnost – 1000 tun. Konstruujeme závislost počáteční hmoty na specifický impuls a konečná rychlost:
[VI] = mřížková mřížka (10000: 2000: 100000,50000: 5000: 200000); ml = exp (V. * (I. ^ – 1)) * 1000; surf (V, I, m1)
Foto z otevřených zdrojů
Tento graf je zajímavý v tom, že se v jistém smyslu jedná o pohled další budoucnost lidstva. Pokud chceme pohodlné a rychlý let přes sluneční soustavu, budete muset jít další vyšší řád ve vývoji specifických impulsně potřebných motorů s MD několik set tisíc metrů za sekundu.
Žádné ryby
Lidstvo se vyznačuje vynalézavostí a vynalézavostí. Proto Mnoho nápadů bylo vynalezeno za účelem usnadnění přístupu prostor. Jeden z nejdůležitějších parametrů charakterizujících tuto bariéru, kterou chceme skočit, je cena za odebrání kilogramu za orbita. Nyní podle různých odhadů (tento sloupec byl z Wiki odstraněn, zde například jiný zdroj) pro různá nosná vozidla, to cena je v rozmezí 4000 – 13000 $ za kilogram za nízkou cenu Oběžná dráha Země. S čím se pokusili přijít, aby to usnadnili je snadnější a levnější dostat se na orbitu blízkou Zemi?
Opakovaně použitelné systémy. Historicky byl tento nápad již jednou zvládnut selhání v programu Space Shuttle. Teď to Elon dělá Musk plánuje zasadit první krok. Chtěl bych mu popřát každý úspěch, ale na základě minulého selhání si to nemyslím bude to kvalitativní průlom. V nejlepším případě náklady klesnou pár procent.
Single Stage to Orbit. Ne nad rámec projektů, navzdory opakované pokusy. Vzduchový start. Existuje úspěšný projekt pro malá užitečná hmotnost, ale při těžkém měřítku se nepřizpůsobuje zboží.
Spuštění vesmíru bez rakety. Mnoho projektů bylo vynalezeno, ale všichni mají fatální chybu – vyžadují astronomické investice, které nelze porazit bez úplného dokončení projekt. Dokud nebude kosmický výtah, fontána nebo hromadný řidič plně postavený a provozovaný, žádný zisk z toho.
Co uklidní mé srdce
Jak se můžete rozveselit po těchto smutných myšlenkách? V Mám dva argumenty – jeden abstraktní a základní, další konkrétnější. Zaprvé, pokrok obecně není jeden S-křivka, a mnoho z nich, které tvoří tak optimistický obrázek:
Foto z otevřených zdrojů
V historii letectví lze rozlišovat například:
Foto z otevřených zdrojů
A určitě jsme v podobném vývoji astronautika. Ano, teď je nějaká stagnace a dokonce i je možný návrat, ale lidstvo je v hlavě svého nejlepšího Zástupci prorazí zeď znalostí a někde ještě ne vidíme, střílí se z nové budoucnosti.
Druhým argumentem jsou zprávy vývoj jaderného reaktoru pro dopravu a energii modul:
Foto z otevřených zdrojů
Nejnovější zprávy o tomto projektu byly v létě – sestavil první palivovou tyč. Díla, i když bez pravidelné publicity, očividně pokračuje a doufáme, že se objeví v v příštích letech zásadně nového aparátu – jaderného remorkéru ERD
Postscript
To jsou poněkud nepřekonatelné myšlenky, budeme je nazývat první iterací. Chci získat zpětnou vazbu – možná jsem něco zmeškal nebo je to špatně určoval význam tohoto jevu. Kdo ví, možná po zpracování zpětná vazba ukáže štíhlejší koncept nebo přijde s něco zajímavého?
Avor: lozga
Voda Peníze Měsíc Mars Raketa Roboti Solární Systém Evoluce
