Проблемы освоения космоса

Создание  системы защиты Земли (СЗЗ) от столкновения с опасными космическими объектами (ОКО) приведет к решению целого ряда дополнительных задач:  

- в результате  исследований будет получен уникальный  объем научной информации об астероидах - важнейших объектах Солнечной системы, имеющих большое значение для космического будущего человечества, будет накоплен уникальный опыт мирного интернационального сотрудничества в области, имеющей непосредственное отношение к военным технологиям;  

- впервые  в истории человеческого общества  большие финансовые и материальные средства будут сосредоточены не на решении военных задач, а на решении мирной проблемы, имеющей общемировое значение;  

- полученные  в ходе реализации столь крупного  проекта технические решения будут способствовать сохранению и дальнейшему прогрессу цивилизации.  

При взаимодействии астероидов и комет с атмосферой Земли происходит образование воздушной ударной волны. Температура на фронте волны столь высока, что с его поверхности излучается тепловой поток большой мощности. В результате взаимодействия астероида или кометы с атмосферой происходит его разрушение на отдельные фрагменты и абляция этих фрагментов. При небольших размерах ОКО происходит полное сгорание ОКО или его фрагментов в верхних слоях атмосферы. Начиная с некоторых минимальных размеров ОКО и в зависимости от типа ОКО и скорости соударения, разрушение происходит вблизи поверхности Земли и имеет характер взрыва. При этом возможны существенные разрушения на поверхности Земли и образование крупномасштабных пожаров. При еще больших размерах фрагменты ОКО достигают поверхности Земли и производят удар по ней. В результате образуется кратер, масса грунта выбрасывается в атмосферу, приводя к ее запылению, в результате чего возможны долговременные или даже катастрофические изменения климата.  

При ударе  о грунт возникает мощная сейсмическая волна, при ударе о воду возможно образование цунами.  

Столкновение  с очень крупным метеорным  телом может привести к полной гибели цивилизации на Земле.Большое  число химических заводов, атомных  электростанций и других объектов, разрушение которых приведет к региональной катастрофе. В связи с этим все большее внимание уделяется изучению падения тел "средних размеров". Такие тела падают на Землю не часто - примерно один раз в 100 - 300 лет.  

Собственно  для перехвата ОКО необходимо доставить средства воздействия  к его поверхности. В качестве средств доставки могут использоваться существующие либо специально созданные ракетно-космические системы. В зависимости от типа средств воздействия и их габаритно-массовых характеристик требования к средствам доставки могут превысить достигнутые в существующих ракетных системах параметры. Это приводит к необходимости рассмотрения перспективных систем, в частности, перспективных двигательных установок - ядерных, электроядерных и т.п.  

Сближение и взаимодействие с ОКО может  происходить на скоростях , существенно превышающих скорости, типичные для военных систем. При этом возникает задача создания надежной автоматики, обеспечивающей наведение, сближение и заданный режим воздействия на ОКО.  

Собственно  воздействие на ОКО может быть произведено с помощью ядерного взрыва вблизи его поверхности, кинетического удара о поверхность ОКО большой массы, либо воздействием излучений от мощных источников энергии, например, лазерного излучения. Под действием взрыва (удара) часть вещества ОКО испаряется. В результате разлета испаренного вещества в теле ОКО распространяется ударная волна. Это приводит к выбросу вещества с поверхности ОКО и разрушению (дроблению) самого ОКО или его части. При этом возможно два варианта результата воздействия:  

- изменение  траектории ОКО под действием  импульса, уносимого выброшенным веществом ОКО (мягкое воздействие); 

- дробление  ОКО на фрагменты, которые по  мере сближения с Землей расходятся в пространстве и сгорают в верхних слоях атмосферы (сильное воздействие).  

В зависимости  от высоты взрыва над поверхностью ОКО меняется степень воздействия. При заглубленном взрыве в теле ОКО  достигается максимальное для данной мощности воздействие. Таким образом, возникают задачи:  

- определения  импульса, уносимого веществом ОКО,  при взрывах (ударах) различной  мощности (массы и скорости);  

- определения  степени и характера разрушения  ОКО при взрывах (ударах) различной  мощности (массы и скорости);  

- рассмотрения  способов заглубления ядерных  взрывных устройств в тело  ОКО.  

При создании СЗЗ необходимо также учитывать  возможные экологические последствия, которые возникнут как в результате производства и отработки элементов  системы, так и при ее функционировании.  

Освоение  Луны.

Масштабной  задачей индустриализации космоса  является разработка в перспективе природных ресурсов Луны. Исследования лунного грунта с помощью автоматических и пилотируемых аппаратов показали, что недра Луны богаты железом, алюминием, марганцем, хромом, титаном и другими редкими металлами. На Луне достаточно кислорода, содержащегося в связанном виде окислах металлов и кремния. Специфические условия на лунной поверхности (вакуум, небольшая сила тяжести) позволяют организовать на базе радикально новой технологии производство различных металлов, ситаллов и специальных стекол, порошковых строительных материалов.  

Продукция лунного комплекса на 90% обеспечит  потребности в материалах, необходимых  для строительства околоземных  спутниковых солнечных электростанций. При этом энергоемкость доставки грузов с поверхности Луны в космос значительно меньше, чем с Земли, - ведь скорости освобождения для Луны и Земли различаются в 5 раз (соответственно 2,36 и 11,2 км/с), к тому же на Луне отсутствует атмосфера.  

Промышленное  освоение Луны - задача дальней перспективы. А пока обсуждается вопрос о возможности создания на Луне в начале XXI веке постоянной исследовательской базы, подобной станции в Антарктиде. Для транспортного обеспечения лунного форпоста потребуется применение тяжелого носителя. Специалисты считают целесообразным вести работы по этой программе при широком международном сотрудничестве.  

Двигатели для полета на дальние  планеты. 

Современные химические двигатели неэффективны для полетов к дальним планетам нашей Солнечной системы. В будущем  предполагается использовать космические корабли с ядерными и термоядерными двигателями. Ядерные двигатели работают за счет энергии, полученной в результате взрывов большого числа ядерных зарядов сравнительно малой мощности или более эффективных термоядерных зарядов.  

Недостаток  этого двигателя - засорение пространства радиоактивными осколками, образующимися при ядерном взрыве. Вот почему их использование предполагается для полетов вдали от Земли и оживленных космических трасс.  

Идея  термоядерного двигателя заключена  в использовании для термоядерного синтеза водорода, который захватывается из межпланетной среды вместе с потоком частиц, разгоняемых в двигателе.  

Скорости  термоядерных двигателей (1000 км/с) сделают  доступными для пилотируемых полетов даже самые дальние планеты Солнечной системы  

Существуют  и другие проекты, например передача энергии к космическому кораблю  по лазерному лучу. .  

Проекты галактических кораблей.  

Для полета к ближайшей от нас звезде на базе известных и перспективных двигателей должны использоваться корабли массой 1000 т, потребление топлива составит 37*1011 т для химического двигателя, 38*104 т для ядерного двигателя, 48*103 т для термоядерного двигателя, 2*102 т для фотонного двигателя. Чтобы представить, как велика энергия, необходимая для такого полета, достаточно отметить, что за последние 20 столетий человечество израсходовало столько энергии, сколько можно получить при аннигиляции 100 т антивещества, т. е. половину запасов топлива, которое потребовалось бы для пилотируемого полета к Проксима Центавра.  

Имеются предложения об использовании в  космических кораблях для межзвездных полетов лазерных прямоточных двигателей с подводом к ним энергии на начальном участке разгона по лазерному лучу от электростанций с околосолнечных промежуточных орбит. Эти двигатели обеспечат разгон корабля до скорости, близкой к световой, с одновременным сбором дейтерия при разгоне для работы пульсирующего термоядерного двигателя. Оценка массы подобной космического корабля весьма приблизительна. В качестве первой прикидки называют величину стартовой массы порядка 8000 т, а величину накопленной в ходе полета массы вещества 12 000 т при мощности лазерного луча, равной 3,5*108 МВт. В этом случае размеры орбитальных солнечных батарей для питания лазера (без учета потерь) превысят 500*500 км, а диаметр входа прямоточной двигательной установки на ТКС составит около 650 км.  

Таким образом, даже при самых смелых технических  прогнозах, проекты межзвездных  кораблей еще очень и очень  далеки от практической реализации.  

Повысить  энергетику двигателя можно за счет перехода к реакции аннигиляции водорода и антиводорода, при которой выделяется примерно в 1000 раз больше энергии, чем при синтезе водорода. Если направить образующееся при аннигиляции излучение в одну сторону пучком, подобно струе из сопла реактивного двигателя, то получим так называемый фотонный двигатель со скоростью истечения рабочего вещества, близкой к скорости света.  

Возможность создания космического корабля на базе фотонной ракеты - дело очень отдаленного  будущего. Это направление развития двигателей зависит от успехов фундаментальных  и прикладных исследований по термоядерному  синтезу, высокотемпературной сверхпроводимости, теории элементарных частиц, методов  получения и хранения антивещества и т. п.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы 

1.Алан  Ландсберг, Чарлз Файе, Встречи  с тем, что мы называем смертью,  В сб., "Жизнь земная и последующая", Изд–во политической литературы, М., 1991, с.81–211. 

2.Доклад  министра РКК председателю правительства  РФ, 1998г. 

3.Луценко  Е.В. Универсальная автоматизированная  система анализа, мониторинга и прогнозирования состояний многопараметрических динамических систем "ЭЙДОС–Т", Свидетельство РосАПО №940328. 

4.Раймонд  Моуди, Жизнь после жизни, В  сб., "Жизнь земная и последующая", Изд–во политической литературы, М., 1991, с.7–80. 

5.Ядерная  бомба спасет мир от экологического  кризиса? Ольга Берлова, Виктория Колесникова, Анна Кочинева  

6.Суперболиды  И. В. Немчинов, О. П. Попова   

7.Ядерная  бомба спасет мир от экологического  кризиса?  

8."Проблемы  химической безопасности". Бюллетень  выпускается Союзом  

9."За  химическую безопасность". Редактор  и издатель Лев Федоров. 

10."Космическая  техника" под редакцией К.  Гэтланда. Издательство "Мир". 1986 г. Москва. 

11.Экологические  катаклизмы: опасности реальные  и мнимые. 

12."Разрушение  озонного слоя Земли."В. Миронов,  стр.865.