Le moderne tecnologie e scoperte stanno portando l'esplorazione dello spazio a un livello completamente diverso, ma il viaggio interstellare è ancora un sogno. Ma è così irrealistico e irraggiungibile? Cosa possiamo fare ora e cosa possiamo aspettarci nel prossimo futuro?
Studiando i dati del telescopio Kepler, gli astronomi hanno scoperto 54 esopianeti potenzialmente abitabili. Questi mondi lontani sono nella zona abitabile, cioè. ad una certa distanza dalla stella centrale, che permette di mantenere l'acqua liquida sulla superficie del pianeta.
Tuttavia, la risposta a domanda principale, è difficile capire se siamo soli nell'universo, a causa dell'enorme distanza che separa il sistema solare dai nostri vicini più prossimi. Ad esempio, il pianeta "promettente" Gliese 581g si trova a 20 anni luce di distanza, abbastanza vicino per gli standard cosmici, ma ancora troppo lontano per gli strumenti terrestri.
L'abbondanza di esopianeti entro un raggio di 100 o meno anni luce dalla Terra e l'enorme interesse scientifico e persino di civiltà che rappresentano per l'umanità ci fanno dare uno sguardo nuovo all'idea finora fantastica dei voli interstellari.
Volare verso altre stelle è, ovviamente, una questione di tecnologia. Inoltre, ci sono diverse possibilità per raggiungere un obiettivo così lontano e la scelta a favore dell'uno o dell'altro metodo non è stata ancora fatta.
L'umanità ha già inviato nello spazio veicoli interstellari: le sonde Pioneer e Voyager. Allo stato attuale hanno lasciato il sistema solare, ma la loro velocità non ci permette di parlare di un rapido raggiungimento dell'obiettivo. Quindi, Voyager 1, muovendosi a una velocità di circa 17 km / s, anche verso la stella più vicina a noi, Proxima Centauri (4,2 anni luce), volerà per un tempo incredibilmente lungo - 17 mila anni.
Ovviamente, con i moderni motori a razzo, non andremo da nessuna parte oltre il sistema solare: per trasportare 1 kg di carico, anche nella vicina Proxima Centauri, servono decine di migliaia di tonnellate di carburante. Allo stesso tempo, con l'aumento della massa della nave, la quantità di carburante richiesta aumenta ed è necessario carburante aggiuntivo per il suo trasporto. Un circolo vizioso che mette fine ai serbatoi di carburante chimico: la costruzione di un'astronave dal peso di miliardi di tonnellate sembra essere un'impresa assolutamente incredibile. Semplici calcoli che utilizzano la formula di Tsiolkovsky dimostrano che per accelerare un veicolo spaziale alimentato da sostanze chimiche a circa il 10% della velocità della luce, sarebbe necessario più carburante di quello disponibile nell'universo conosciuto.
Una reazione di fusione produce energia per unità di massa, in media, un milione di volte in più rispetto ai processi di combustione chimica. Ecco perché, negli anni '70, la NASA ha attirato l'attenzione sulla possibilità di utilizzare motori a razzo termonucleare. Il progetto del veicolo spaziale senza equipaggio Daedalus prevedeva la creazione di un motore in cui piccole palline di combustibile termonucleare sarebbero state alimentate nella camera di combustione e accese da fasci di elettroni. I prodotti di una reazione termonucleare volano fuori dall'ugello del motore e danno accelerazione alla nave.
L'astronave Daedalus a confronto con l'Empire State Building
Daedalus avrebbe dovuto imbarcare 50mila tonnellate di pellet di carburante con un diametro di 4 e 2 mm. I granuli sono costituiti da un nucleo con deuterio e trizio e un guscio di elio-3. Quest'ultimo costituisce solo il 10-15% della massa del pellet di combustibile, ma, di fatto, è il combustibile. L'elio-3 è abbondante sulla Luna e il deuterio è ampiamente utilizzato nell'industria nucleare. Il nucleo di deuterio funge da detonatore per innescare la reazione di fusione e provoca una potente reazione con il rilascio di un getto di plasma reattivo, che è controllato da un potente campo magnetico. La principale camera di combustione al molibdeno del motore Daedalus doveva avere un peso di oltre 218 tonnellate, la camera del secondo stadio - 25 tonnellate. Le bobine magnetiche superconduttive sono anche all'altezza di un enorme reattore: il primo pesa 124,7 tonnellate e il secondo - 43,6 tonnellate Per fare un confronto: il peso a secco della navetta è inferiore a 100 tonnellate.
Il volo di Daedalus doveva essere in due fasi: il motore del primo stadio avrebbe dovuto funzionare per più di 2 anni e bruciare 16 milioni di pellet di carburante. Dopo la separazione del primo stadio, il motore del secondo stadio ha funzionato per quasi due anni. Così, in 3,81 anni di accelerazione continua, Daedalus avrebbe raggiunto una velocità massima del 12,2% della velocità della luce. La distanza dalla stella di Barnard (5,96 anni luce) sarà superata da una nave del genere in 50 anni e sarà in grado, volando attraverso un sistema stellare lontano, di trasmettere via radio alla Terra i risultati delle sue osservazioni. Pertanto, l'intera missione richiederà circa 56 anni.
Nonostante le grandi difficoltà nel garantire l'affidabilità di numerosi sistemi di Daedalus e il suo enorme costo, questo progetto viene implementato al livello moderno della tecnologia. Inoltre, nel 2009 un team di appassionati ha ripreso il lavoro sul progetto di una nave termonucleare. Attualmente, il progetto Icarus comprende 20 argomenti scientifici sullo sviluppo teorico di sistemi e materiali per un veicolo spaziale interstellare.
Pertanto, voli interstellari senza equipaggio fino a 10 anni luce di distanza sono già possibili oggi, che impiegheranno circa 100 anni di volo più il tempo necessario affinché il segnale radio ritorni sulla Terra. I sistemi stellari Alpha Centauri, Barnard's Star, Sirius, Epsilon Eridani, UV Ceti, Ross 154 e 248, CN Leo, WISE 1541-2250 rientrano in questo raggio. Come puoi vedere, ci sono abbastanza oggetti vicino alla Terra da studiare con l'aiuto di missioni senza pilota. Ma cosa accadrebbe se i robot trovassero qualcosa di veramente insolito e unico, come una complessa biosfera? Una spedizione che coinvolge persone sarà in grado di andare su pianeti lontani?
Se possiamo iniziare a costruire una nave senza equipaggio oggi, con una con equipaggio, la situazione è più complicata. Innanzitutto, la questione del tempo di volo è acuta. Prendiamo la stessa stella di Barnard. I cosmonauti dovranno essere preparati per un volo con equipaggio da scuola, perché anche se il lancio dalla Terra avviene nel giorno del loro 20° compleanno, la nave raggiungerà l'obiettivo del volo entro il 70° o addirittura il 100° anniversario (data la necessità di frenare, che è non necessario in un volo senza pilota). La selezione di un equipaggio in giovane età è irta di incompatibilità psicologica e conflitti interpersonali, e l'età di 100 anni non dà speranza per un lavoro fruttuoso sulla superficie del pianeta e per il ritorno a casa.
Tuttavia, ha senso tornare? Numerosi studi della NASA portano a una conclusione deludente: una lunga permanenza a gravità zero distruggerà irreversibilmente la salute degli astronauti. Pertanto, il lavoro del professore di biologia Robert Fitts con gli astronauti della ISS lo dimostra nonostante l'attivo esercizi fisici a bordo della navicella, dopo una missione di tre anni su Marte grandi muscoli, come i vitelli, diventeranno più deboli del 50%. Allo stesso modo, diminuisce anche la densità minerale ossea. Di conseguenza, la capacità di lavorare e sopravvivere situazioni estreme diminuisce molte volte e il periodo di adattamento alla gravità normale sarà di almeno un anno. Volare a gravità zero per decenni metterà in discussione la vita stessa degli astronauti. Forse il corpo umano sarà in grado di riprendersi, ad esempio, nel processo di frenata con gravità gradualmente crescente. Tuttavia, il rischio di morte è ancora troppo alto e richiede una soluzione radicale.
Stanford Tor è una struttura colossale con intere città all'interno di un cerchio rotante.
Sfortunatamente, non è così facile risolvere il problema dell'assenza di gravità su un veicolo spaziale interstellare. La possibilità a nostra disposizione di creare gravità artificiale ruotando il modulo abitabile presenta una serie di difficoltà. Per creare la gravità terrestre, anche una ruota con un diametro di 200 m dovrà essere ruotata ad una velocità di 3 giri al minuto. Con una rotazione così rapida, la forza di Cariolis creerà carichi del tutto insopportabili per l'apparato vestibolare umano, provocando nausea e attacchi acuti di mal di mare. L'unica soluzione a questo problema è lo Stanford Tor, sviluppato dagli scienziati della Stanford University nel 1975. Questo è un enorme anello con un diametro di 1,8 km, in cui potrebbero vivere 10 mila cosmonauti. A causa delle sue dimensioni, fornisce una gravità di 0,9-1,0 g ed è abbastanza alloggio confortevole delle persone. Tuttavia, anche a velocità di rotazione inferiori a un giro al minuto, le persone avvertiranno comunque un lieve ma evidente disagio. Inoltre, se viene costruito un vano abitativo così gigantesco, anche piccoli spostamenti nella distribuzione del peso del toro influenzeranno la velocità di rotazione e causeranno vibrazioni dell'intera struttura.
Il problema delle radiazioni rimane complesso. Anche vicino alla Terra (a bordo della ISS), gli astronauti trascorrono non più di sei mesi a causa del pericolo di esposizione alle radiazioni. La nave interplanetaria dovrà essere dotata di una protezione pesante, ma rimane la questione dell'effetto delle radiazioni sul corpo umano. In particolare, sul rischio di malattie oncologiche, il cui sviluppo in assenza di gravità non è praticamente studiato. All'inizio di quest'anno, lo scienziato Krasimir Ivanov del Centro aerospaziale tedesco di Colonia ha pubblicato i risultati ricerca interessante comportamento delle cellule di melanoma (la forma più pericolosa di cancro della pelle) in assenza di gravità. Rispetto alle cellule tumorali cresciute in condizioni di gravità normale, le cellule che hanno trascorso 6 e 24 ore in assenza di gravità hanno meno probabilità di metastatizzare. Sembra essere buone notizie, Ma solo a prima vista. Il fatto è che un tale cancro "spaziale" può rimanere dormiente per decenni e diffondersi inaspettatamente su larga scala se il sistema immunitario viene interrotto. Inoltre, lo studio chiarisce che sappiamo ancora poco sulla reazione del corpo umano a una lunga permanenza nello spazio. Astronauti oggi, in salute persone forti, trascorrono troppo poco tempo lì per trasferire la loro esperienza in un lungo volo interstellare.
In ogni caso, una nave per 10mila persone è un'impresa dubbia. Per creare un ecosistema affidabile per un numero così elevato di persone, è necessario un numero enorme di piante, 60 mila polli, 30 mila conigli e una mandria di bovini. Solo questo può fornire una dieta al livello di 2400 calorie al giorno. Tuttavia, tutti gli esperimenti per creare ecosistemi così chiusi finiscono invariabilmente con un fallimento. Così, durante il più grande esperimento "Biosphere-2" di Space Biosphere Ventures, è stata costruita una rete di edifici ermetici con una superficie totale di 1,5 ettari con 3mila specie di piante e animali. L'intero ecosistema doveva diventare un piccolo "pianeta" autosufficiente in cui vivevano 8 persone. L'esperimento è durato 2 anni, ma dopo poche settimane sono iniziati seri problemi: microrganismi e insetti hanno iniziato a moltiplicarsi in modo incontrollabile, consumando ossigeno e piante in quantità troppo grandi, inoltre si è scoperto che senza vento le piante diventavano troppo fragili. A seguito di una catastrofe ambientale locale, le persone hanno iniziato a perdere peso, la quantità di ossigeno è diminuita dal 21% al 15% e gli scienziati hanno dovuto violare le condizioni dell'esperimento e fornire ossigeno e cibo a otto "cosmonauti".
Pertanto, la creazione di ecosistemi complessi sembra essere un modo errato e pericoloso per fornire ossigeno e nutrimento all'equipaggio di un'astronave interstellare. Risolvere questo problema richiederà organismi appositamente progettati con geni alterati in grado di nutrirsi di luce, rifiuti e sostanze semplici. Ad esempio, i grandi impianti moderni per la produzione di alghe alimentari clorella possono produrre fino a 40 tonnellate di sospensione al giorno. Un bioreattore completamente autonomo del peso di diverse tonnellate può produrre fino a 300 litri di sospensione di clorella al giorno, sufficienti per sfamare un equipaggio di diverse dozzine di persone. La clorella geneticamente modificata potrebbe non solo soddisfare il fabbisogno nutritivo dell'equipaggio, ma anche riciclare i rifiuti, compresa l'anidride carbonica. Oggi, il processo di ingegneria genetica delle microalghe è diventato un luogo comune e sono stati sviluppati numerosi progetti per il trattamento delle acque reflue, la generazione di biocarburanti e altro ancora.
Quasi tutti i suddetti problemi di volo interstellare con equipaggio potrebbero essere risolti da una tecnologia molto promettente: l'animazione sospesa, o come viene anche chiamata criostasi. L'anabiosi è un rallentamento dei processi della vita umana almeno diverse volte. Se è possibile immergere una persona in una tale letargia artificiale, che rallenta il metabolismo di 10 volte, in un volo di 100 anni invecchierà nel sonno di soli 10 anni. Ciò facilita la soluzione di problemi di alimentazione, apporto di ossigeno, disturbi mentali, distruzione del corpo a causa dell'assenza di gravità. Inoltre, è più facile proteggere un compartimento con camere di animazione sospese da micrometeoriti e radiazioni rispetto a un'ampia zona abitabile.
Purtroppo, rallentare i processi della vita umana è un compito estremamente difficile. Ma in natura ci sono organismi che possono andare in letargo e aumentare la loro aspettativa di vita centinaia di volte. Ad esempio, una piccola lucertola chiamata salamandra siberiana è in grado di ibernarsi in tempi difficili e rimanere in vita per decenni, anche se congelata in un blocco di ghiaccio con una temperatura di meno 35-40°C. Ci sono casi in cui le salamandre sono andate in letargo per circa 100 anni e, come se nulla fosse, si sono scongelate e sono scappate da ricercatori sorpresi. Allo stesso tempo, la consueta aspettativa di vita "continua" di una lucertola non supera i 13 anni. La straordinaria capacità della salamandra è spiegata dal fatto che il suo fegato sintetizza una grande quantità di glicerolo, quasi il 40% del suo peso corporeo, che protegge le cellule dalle basse temperature.
L'ostacolo principale all'immersione di una persona nella criostasi è l'acqua, che costituisce il 70% del nostro corpo. Quando si congela, si trasforma in cristalli di ghiaccio, aumentando di volume del 10%, a causa dei quali la membrana cellulare si rompe. Inoltre, mentre si congela, le sostanze disciolte all'interno della cellula migrano nell'acqua rimanente, interrompendo i processi di scambio ionico intracellulare, nonché l'organizzazione delle proteine e di altre strutture intercellulari. In generale, la distruzione delle cellule durante il congelamento rende impossibile il ritorno in vita di una persona.
Tuttavia, esiste un modo promettente per risolvere questo problema: gli idrati di clatrato. Sono stati scoperti nel 1810, quando lo scienziato britannico Sir Humphry Davy ha iniettato cloro ad alta pressione nell'acqua e ha assistito alla formazione di strutture solide. Si trattava di idrati di clatrato, una delle forme di ghiaccio d'acqua, in cui è incluso il gas estraneo. A differenza dei cristalli di ghiaccio, i reticoli di clatrato sono meno duri, non hanno spigoli vivi, ma hanno cavità in cui le sostanze intracellulari possono "nascondersi". La tecnologia dell'animazione sospesa del clatrato sarebbe semplice: un gas inerte, come lo xeno o l'argon, ha una temperatura appena sotto lo zero e il metabolismo cellulare inizia a rallentare gradualmente fino a quando una persona cade in criostasi. Purtroppo la formazione degli idrati di clatrato richiede un'elevata pressione (circa 8 atmosfere) e un'altissima concentrazione di gas disciolto in acqua. Come creare tali condizioni in un organismo vivente è ancora sconosciuto, sebbene ci siano alcuni successi in quest'area. Pertanto, i clatrati sono in grado di proteggere il tessuto muscolare cardiaco dalla distruzione dei mitocondri anche a temperature criogeniche (inferiori a 100 gradi Celsius), oltre a prevenire danni alle membrane cellulari. Gli esperimenti sull'anabiosi del clatrato nell'uomo non sono ancora discussi, poiché la domanda commerciale di tecnologie di criostasi è piccola e la ricerca su questo argomento è svolta principalmente da piccole aziende che offrono servizi per il congelamento dei corpi dei morti.
Nel 1960, il fisico Robert Bassard propose il concetto originale di un motore a fusione ramjet che risolve molti dei problemi dei viaggi interstellari. La linea di fondo è usare l'idrogeno e la polvere interstellare presenti nello spazio. Un veicolo spaziale con un tale motore accelera prima con il proprio carburante, quindi dispiega un enorme imbuto di un campo magnetico, di migliaia di chilometri di diametro, che cattura l'idrogeno dallo spazio. Questo idrogeno viene utilizzato come fonte inesauribile di carburante per un motore a razzo a fusione.
L'uso del motore Bussard promette enormi vantaggi. Innanzitutto, grazie al carburante "gratuito", è possibile muoversi con un'accelerazione costante di 1 g, il che significa che tutti i problemi legati all'assenza di gravità scompaiono. Inoltre, il motore ti consente di accelerare a un'incredibile velocità: il 50% della velocità della luce e anche di più. Teoricamente, muovendosi con un'accelerazione di 1 g, una nave con motore Bussard può coprire una distanza di 10 anni luce in circa 12 anni terrestri, e per l'equipaggio a causa di effetti relativistici sarebbero passati solo 5 anni di tempo dalla nave.
Sfortunatamente, ci sono un certo numero di problemi seri che non può essere risolto al livello attuale della tecnologia. Innanzitutto è necessario creare una gigantesca e affidabile trappola per l'idrogeno che generi campi magnetici giganteschi. Allo stesso tempo, dovrebbe garantire perdite minime e un trasporto efficiente dell'idrogeno a un reattore termonucleare. Il processo stesso di una reazione termonucleare di trasformazione di quattro atomi di idrogeno in un atomo di elio, proposto da Bussard, solleva molte domande. Il fatto è che questa reazione più semplice è difficile da implementare in un reattore a passaggio singolo, poiché procede troppo lentamente e, in linea di principio, è possibile solo all'interno delle stelle.
Tuttavia, i progressi nello studio della fusione termonucleare lasciano sperare che il problema possa essere risolto, ad esempio, utilizzando isotopi "esotici" e antimateria come catalizzatore di reazione.
Finora, la ricerca sul motore Bussard si trova esclusivamente sul piano teorico. Servono calcoli basati su tecnologie reali. Innanzitutto è necessario sviluppare un motore in grado di generare energia sufficiente per alimentare una trappola magnetica e mantenere una reazione termonucleare, produrre antimateria e vincere la resistenza del mezzo interstellare, che rallenterà l'enorme "vela" elettromagnetica.
Può sembrare strano, ma oggi l'umanità è più vicina alla creazione di un motore di antimateria che all'intuitivo e semplice motore a reazione di Bussard a prima vista.
La sonda, sviluppata da Hbar Technologies, avrà una vela sottile in fibra di carbonio rivestita con uranio 238. Schiantandosi contro la vela, l'antiidrogeno si annienterà e creerà la spinta del getto.
Come risultato dell'annichilazione dell'idrogeno e dell'antiidrogeno, si forma un potente flusso di fotoni, la cui velocità di scarico raggiunge un massimo per un motore a razzo, ad es. la velocità della luce. Questo è un indicatore ideale che ti consente di raggiungere velocità vicino alla luce molto elevate di un veicolo spaziale con un motore fotonico. Sfortunatamente, è molto difficile usare l'antimateria come carburante per razzi, poiché durante l'annientamento si verificano lampi delle radiazioni gamma più potenti, che uccideranno gli astronauti. Inoltre, non ci sono ancora tecnologie di archiviazione un largo numero antimateria, e il fatto stesso dell'accumulo di tonnellate di antimateria, anche in uno spazio lontano dalla Terra, è una seria minaccia, poiché l'annientamento anche di un solo chilogrammo di antimateria equivale a un'esplosione nucleare con una capacità di 43 megatoni (un l'esplosione di una tale forza può trasformare un terzo del territorio degli Stati Uniti in un deserto). Il costo dell'antimateria è un altro fattore che complica il volo interstellare alimentato da fotoni. Le moderne tecnologie per la produzione di antimateria consentono di produrre un grammo di antiidrogeno al costo di decine di trilioni di dollari.
Tuttavia, grandi progetti di ricerca sull'antimateria stanno dando i loro frutti. Attualmente sono state realizzate speciali strutture di stoccaggio per i positroni, le “bottiglie magnetiche”, che sono contenitori raffreddati da elio liquido con pareti costituite da campi magnetici. Nel giugno di quest'anno, gli scienziati del CERN sono riusciti a preservare gli atomi di antiidrogeno per 2.000 secondi. Il più grande deposito di antimateria del mondo è in costruzione presso l'Università della California (USA), che sarà in grado di accumulare più di un trilione di positroni. Uno degli obiettivi degli scienziati dell'Università della California è creare contenitori portatili per l'antimateria che possano essere utilizzati per scopi scientifici lontano dai grandi acceleratori. Questo progetto è supportato dal Pentagono, che è interessato alle applicazioni militari dell'antimateria, quindi è improbabile che la più grande gamma al mondo di bombole magnetiche sia sottofinanziata.
I moderni acceleratori saranno in grado di produrre un grammo di antiidrogeno in poche centinaia di anni. Questo è un tempo molto lungo, quindi l'unica via d'uscita è sviluppare una nuova tecnologia per la produzione di antimateria o unire gli sforzi di tutti i paesi del nostro pianeta. Ma anche in questo caso, con la tecnologia moderna, non ci si può nemmeno sognare di produrre decine di tonnellate di antimateria per il volo interstellare con equipaggio.
Tuttavia, non tutto è così triste. Gli specialisti della NASA hanno sviluppato diversi progetti per veicoli spaziali che potrebbero andare nello spazio profondo con un solo microgrammo di antimateria. La NASA ritiene che un equipaggiamento migliorato consentirà di produrre antiprotoni a un costo di circa 5 miliardi di dollari al grammo.
L'azienda americana Hbar Technologies, con il supporto della NASA, sta sviluppando il concetto di sonde senza pilota azionate da un motore antiidrogeno. Il primo obiettivo di questo progetto è creare un veicolo spaziale senza equipaggio che possa volare nella cintura di Kuiper ai margini del sistema solare in meno di 10 anni. Oggi è impossibile volare in punti così remoti in 5-7 anni, in particolare, la sonda New Horizons della NASA volerà attraverso la cintura di Kuiper 15 anni dopo il lancio.
Una sonda che percorre una distanza di 250 UA tra 10 anni sarà molto piccolo, con un carico utile di soli 10 mg, ma avrà anche bisogno di un po' di antiidrogeno - 30 mg. Il Tevatron produrrà questa quantità in pochi decenni e gli scienziati potrebbero testare il concetto di un nuovo motore durante una vera missione spaziale.
Calcoli preliminari mostrano anche che una piccola sonda può essere inviata ad Alpha Centauri in modo simile. Con un grammo di antiidrogeno, tra 40 anni volerà verso una stella lontana.
Può sembrare che tutto quanto sopra sia finzione e non abbia nulla a che fare con il prossimo futuro. Fortunatamente, non è questo il caso. Mentre l'attenzione del pubblico è inchiodata alle crisi globali, ai fallimenti delle pop star e ad altri eventi attuali, le iniziative epocali rimangono nell'ombra. Lanciata l'agenzia spaziale della NASA progetto grandioso 100 Year Starship, che prevede la creazione graduale ea lungo termine di una base scientifica e tecnologica per i voli interplanetari e interstellari. Questo programma è unico nella storia dell'umanità e dovrebbe attrarre scienziati, ingegneri e appassionati di altre professioni da tutto il mondo. Dal 30 settembre al 2 ottobre 2011 si terrà un simposio a Orlando, in Florida, dove verranno discusse varie tecnologie di volo spaziale. Sulla base dei risultati di tali eventi, gli specialisti della NASA svilupperanno un piano aziendale per assistere alcuni settori e aziende che stanno sviluppando tecnologie non ancora disponibili, ma necessarie per il futuro volo interstellare. Se l'ambizioso programma della NASA avrà successo, entro 100 anni l'umanità sarà in grado di costruire un veicolo spaziale interstellare e ci sposteremo nel sistema solare con la stessa facilità con cui voliamo oggi dalla terraferma alla terraferma.
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L'attuale record di velocità nello spazio è stato detenuto per 46 anni. Il corrispondente si chiedeva quando sarebbe stato picchiato.
Noi umani siamo ossessionati dalla velocità. Quindi, solo negli ultimi mesi si è saputo che gli studenti in Germania hanno stabilito un record di velocità per un'auto elettrica e l'aeronautica americana prevede di migliorare gli aerei ipersonici in modo tale da sviluppare velocità cinque volte la velocità del suono, ad es. oltre 6100 km/h.
Tali aerei non avranno un equipaggio, ma non perché le persone non possano muoversi a una velocità così elevata. In effetti, le persone si sono già mosse a velocità diverse volte superiori alla velocità del suono.
Ma c'è un limite oltre il quale i nostri corpi che corrono veloci non saranno più in grado di sopportare sovraccarichi?
L'attuale record di velocità è ugualmente detenuto da tre astronauti che hanno partecipato alla missione spaziale Apollo 10: Tom Stafford, John Young ed Eugene Cernan.
Nel 1969, quando gli astronauti volarono intorno alla luna e tornarono indietro, la capsula in cui si trovavano raggiunse una velocità che sulla Terra sarebbe stata pari a 39,897 km/h.
"Penso che cento anni fa difficilmente avremmo potuto immaginare che una persona potesse viaggiare nello spazio a una velocità di quasi 40mila chilometri orari", afferma Jim Bray della società aerospaziale Lockheed Martin.
Bray è il direttore del progetto del modulo abitabile per la promettente navicella spaziale Orion, che è stato sviluppato dall'agenzia spaziale statunitense NASA.
Come concepito dagli sviluppatori, la navicella spaziale Orion - multiuso e parzialmente riutilizzabile - dovrebbe portare gli astronauti nell'orbita terrestre bassa. Può darsi che con il suo aiuto sarà possibile battere il record di velocità stabilito per una persona 46 anni fa.
Il nuovo razzo super pesante, parte dello Space Launch System, dovrebbe effettuare il suo primo volo con equipaggio nel 2021. Questo sarà un sorvolo di un asteroide in orbita lunare.
La persona media può sopportare circa cinque G prima di svenire.
Poi dovrebbero seguire spedizioni di mesi su Marte. Ora, secondo i progettisti, la solita velocità massima dell'Orion dovrebbe essere di circa 32.000 km/h. Tuttavia, la velocità sviluppata dall'Apollo 10 può essere superata anche se viene mantenuta la configurazione di base della navicella Orion.
"L'Orion è progettato per volare verso una varietà di bersagli nel corso della sua vita", afferma Bray. "Potrebbe essere molto più veloce di quello che pianifichiamo attualmente".
Ma anche "Orion" non rappresenterà il picco del potenziale di velocità umana. "Fondamentalmente, non c'è altro limite alla velocità a cui possiamo viaggiare oltre alla velocità della luce", afferma Bray.
La velocità della luce è di un miliardo di km/h. C'è qualche speranza di riuscire a colmare il divario tra i 40.000 km/he questi valori?
Sorprendentemente, la velocità come grandezza vettoriale che denota la velocità del movimento e la direzione del movimento non è un problema per le persone in senso fisico fintanto che è relativamente costante e diretto in una direzione.
Pertanto, le persone - teoricamente - possono muoversi nello spazio solo leggermente più lentamente del "limite di velocità dell'universo", cioè la velocità della luce.
Copyright dell'immagine Nasa Didascalia immagine Come si sentirà una persona su una nave che vola alla velocità della luce?Ma anche supponendo che supereremo i notevoli ostacoli tecnologici associati alla creazione dell'alta velocità astronavi, i nostri corpi fragili, per lo più idrici, dovranno affrontare nuovi pericoli con effetti ad alta velocità.
Possono sorgere solo pericoli immaginari e, finora, se le persone possono muoversi. velocità maggiore luce attraverso l'uso di scappatoie nella fisica moderna o attraverso scoperte che rompono lo schema.
Tuttavia, se intendiamo viaggiare a velocità superiori ai 40.000 km/h, dovremo raggiungerlo per poi rallentare, lentamente e con pazienza.
La rapida accelerazione e la altrettanto rapida decelerazione sono irte di pericoli mortali per il corpo umano. Ciò è dimostrato dalla gravità delle lesioni fisiche derivanti da incidenti stradali, in cui la velocità scende da diverse decine di chilometri orari a zero.
Qual è il motivo? In quella proprietà dell'Universo, che si chiama inerzia o capacità di un corpo fisico con massa di resistere a un cambiamento nel suo stato di quiete o di moto in assenza o compensazione di influenze esterne.
Questa idea è formulata nella prima legge di Newton, che afferma: "Ogni corpo continua a essere tenuto nel suo stato di riposo o uniforme e moto rettilineo fino a quando e nella misura in cui è costretto da forze applicate a cambiare quello stato".
Noi umani siamo in grado di sopportare enormi forze G senza gravi lesioni, tuttavia, solo per pochi istanti.
"Lo stato di riposo e di movimento a velocità costante è normale per il corpo umano, - spiega Bray. - Dovremmo piuttosto preoccuparci dello stato della persona al momento dell'accelerazione".
Circa un secolo fa, lo sviluppo di velivoli durevoli in grado di manovrare a velocità ha portato i piloti a segnalare strani sintomi causati da cambiamenti di velocità e direzione di volo. Questi sintomi includevano una perdita temporanea della vista e una sensazione di pesantezza o assenza di gravità.
Il motivo sono le forze g, misurate in unità di G, che sono il rapporto tra l'accelerazione lineare e l'accelerazione di caduta libera sulla superficie terrestre sotto l'influenza dell'attrazione o della gravità. Queste unità riflettono l'effetto dell'accelerazione di caduta libera sulla massa, ad esempio, del corpo umano.
Un sovraccarico di 1 G è uguale al peso di un corpo che si trova nel campo gravitazionale terrestre ed è attratto al centro del pianeta ad una velocità di 9,8 m/sec (al livello del mare).
Le forze G che una persona sperimenta verticalmente dalla testa ai piedi o viceversa sono davvero cattive notizie per piloti e passeggeri.
Con sovraccarichi negativi, ad es. rallentando, il sangue scorre dalle dita dei piedi alla testa, c'è una sensazione di saturazione, come in una verticale.
Copyright dell'immagine SPL Didascalia immagine Per capire quanti G possono sopportare gli astronauti, vengono addestrati in una centrifuga.Il "velo rosso" (la sensazione che una persona prova quando il sangue scorre alla testa) si verifica quando le palpebre inferiori gonfie di sangue e traslucide si alzano e chiudono le pupille degli occhi.
Al contrario, durante l'accelerazione o le forze g positive, il sangue drena dalla testa alle gambe, gli occhi e il cervello iniziano a sperimentare una mancanza di ossigeno, poiché il sangue si accumula negli arti inferiori.
All'inizio, la vista diventa offuscata, ad es. c'è una perdita della visione dei colori e rotola, come si suol dire, un "velo grigio", quindi si verifica una completa perdita della vista o un "velo nero", ma la persona rimane cosciente.
Sovraccarichi eccessivi portano alla completa perdita di coscienza. Questa condizione è chiamata sincope indotta da congestione. Molti piloti sono morti a causa del fatto che un "velo nero" è caduto sui loro occhi e si sono schiantati.
La persona media può sopportare circa cinque G prima di svenire.
I piloti, vestiti con speciali tute anti-G e addestrati in modo speciale per tendere e rilassare i muscoli del busto in modo che il sangue non fuoriesca dalla testa, sono in grado di far volare l'aereo con sovraccarichi di circa nove G.
Dopo aver raggiunto una velocità di crociera costante di 26.000 km/h in orbita, gli astronauti non sperimentano una velocità superiore a quella dei passeggeri delle compagnie aeree commerciali.
"Per brevi periodi volta corpo umano può resistere a forze g molto più elevate di nove G, afferma Jeff Sventek, direttore esecutivo dell'Aerospace Medical Association, con sede ad Alexandria, in Virginia. "Ma pochissime persone possono resistere a forze G elevate per un lungo periodo di tempo."
Noi umani siamo in grado di sopportare enormi forze G senza gravi lesioni, ma solo per pochi istanti.
Il record di resistenza a breve termine è stato stabilito dal capitano dell'aeronautica americana Eli Bieding Jr. presso la base dell'aeronautica militare di Holloman nel New Mexico. Nel 1958, frenando su una speciale slitta a razzo, dopo aver accelerato a 55 km/h in 0,1 secondi, subì un sovraccarico di 82,3 G.
Questo risultato è stato registrato da un accelerometro attaccato al petto. Anche gli occhi di Beeding erano coperti da un "velo nero", ma durante questa eccezionale dimostrazione della resistenza del corpo umano è scappato con solo lividi. È vero, dopo l'arrivo, ha trascorso tre giorni in ospedale.
Gli astronauti, a seconda del veicolo, hanno anche sperimentato forze g piuttosto elevate - da tre a cinque G - rispettivamente durante i decolli e durante il rientro nell'atmosfera.
Queste forze g sono relativamente facili da sopportare, grazie all'idea intelligente di legare i viaggiatori spaziali in sedili in posizione prona, rivolti verso la direzione del volo.
Una volta raggiunta una velocità di crociera costante di 26.000 km/h in orbita, gli astronauti non sperimentano più velocità dei passeggeri sui voli commerciali.
Se i sovraccarichi non saranno un problema per le spedizioni a lungo termine sulla navicella Orion, allora con piccole rocce spaziali - micrometeoriti - tutto è più difficile.
Copyright dell'immagine Nasa Didascalia immagine Orion avrà bisogno di una sorta di armatura spaziale per proteggersi dai micrometeoritiQueste particelle hanno le dimensioni di chicco di riso può sviluppare velocità impressionanti e allo stesso tempo distruttive fino a 300 mila km / h. Per garantire l'integrità della nave e la sicurezza del suo equipaggio, Orion è dotata di uno strato protettivo esterno, il cui spessore varia da 18 a 30 cm.
Inoltre, vengono forniti scudi schermanti aggiuntivi, nonché un ingegnoso posizionamento dell'equipaggiamento all'interno della nave.
"Per non perdere i sistemi di volo che sono vitali per l'intera navicella spaziale, dobbiamo calcolare con precisione gli angoli di avvicinamento delle micrometeoriti", afferma Jim Bray.
State tranquilli, le micrometeoriti non sono l'unico ostacolo alle missioni spaziali, durante le quali le elevate velocità di volo umano nel vuoto giocheranno un ruolo sempre più importante.
Durante la spedizione su Marte dovranno essere risolti anche altri compiti pratici, ad esempio rifornire di cibo l'equipaggio e contrastare pericolo accresciuto tumori dovuti agli effetti delle radiazioni cosmiche sul corpo umano.
La riduzione del tempo di viaggio ridurrà la gravità di tali problemi, così che la velocità di viaggio diventerà sempre più desiderabile.
Questa esigenza di velocità porrà nuovi ostacoli sulla strada dei viaggiatori spaziali.
La nuova navicella spaziale della NASA che minaccia di battere il record di velocità dell'Apollo 10 continuerà a fare affidamento su sistemi chimici di propulsione a razzo collaudati nel tempo utilizzati sin dai primi voli spaziali. Ma questi sistemi hanno limiti di velocità severi a causa del rilascio di piccole quantità di energia per unità di carburante.
La fonte di energia più preferita, anche se sfuggente, per un veicolo spaziale veloce è l'antimateria, un gemello e antipode della materia ordinaria.
Pertanto, al fine di aumentare significativamente la velocità di volo per le persone che vanno su Marte e oltre, gli scienziati riconoscono che sono necessari approcci completamente nuovi.
"I sistemi che abbiamo oggi sono abbastanza in grado di portarci lì", dice Bray, "ma tutti noi vorremmo assistere a una rivoluzione nei motori".
Eric Davis, un fisico ricercatore senior presso l'Institute for Advanced Study di Austin, in Texas, e membro del Breakthrough Motion Physics Program della NASA, un progetto di ricerca di sei anni terminato nel 2002, ha identificato tre degli strumenti più promettenti, da un convenzionale punto di vista della fisica, in grado di aiutare l'umanità a raggiungere velocità ragionevolmente sufficienti per i viaggi interplanetari.
In breve, noi stiamo parlando sui fenomeni di rilascio di energia durante la scissione della materia, fusione termonucleare e annientamento dell'antimateria.
Il primo metodo è la fissione atomica e viene utilizzato nei reattori nucleari commerciali.
La seconda, la fusione termonucleare, è la creazione di atomi più pesanti da atomi più semplici, il tipo di reazioni che alimentano il sole. Questa è una tecnologia che affascina, ma non è affidata alle mani; fino a quando non saranno "sempre 50 anni di distanza" - e lo sarà sempre, come dice il vecchio motto di questo settore.
"Si tratta di tecnologie molto avanzate", afferma Davis, "ma si basano sulla fisica tradizionale e sono state saldamente stabilite sin dagli albori dell'era atomica". Secondo stime ottimistiche, sistemi di propulsione, basati sui concetti di fissione atomica e fusione termonucleare, in teoria, sono in grado di accelerare la nave fino al 10% della velocità della luce, cioè fino a ben 100 milioni di km/h.
Copyright dell'immagine US Air Force Didascalia immagine Volare a velocità supersoniche non è più un problema per gli esseri umani. Un'altra cosa è la velocità della luce, o almeno vicino ad essa...La fonte di energia più preferita, anche se sfuggente, per un veicolo spaziale veloce è l'antimateria, la gemella e l'antipode della materia ordinaria.
Quando due tipi di materia entrano in contatto, si annientano a vicenda, provocando il rilascio di pura energia.
Le tecnologie per produrre e immagazzinare - finora estremamente piccole - quantità di antimateria esistono già oggi.
Allo stesso tempo, la produzione di antimateria in quantità utili richiederà nuove capacità speciali di prossima generazione e l'ingegneria dovrà entrare in una corsa competitiva per creare un veicolo spaziale appropriato.
Ma, dice Davies, molte grandi idee sono già sui tavoli da disegno.
Le astronavi azionate dall'energia dell'antimateria saranno in grado di accelerare per mesi e persino anni e raggiungere percentuali maggiori della velocità della luce.
Allo stesso tempo, i sovraccarichi a bordo rimarranno accettabili per gli abitanti delle navi.
Allo stesso tempo, queste nuove fantastiche velocità saranno irte di altri pericoli per il corpo umano.
A velocità di diverse centinaia di milioni di chilometri orari, qualsiasi granello di polvere nello spazio, dagli atomi di idrogeno dispersi alle micrometeoriti, diventa inevitabilmente un proiettile ad alta energia in grado di perforare lo scafo di una nave in tutto e per tutto.
"Quando ti muovi a una velocità molto elevata, significa che le particelle che volano verso di te si muovono alla stessa velocità", afferma Arthur Edelstein.
Insieme al suo defunto padre, William Edelstein, professore di radiologia alla Johns Hopkins University School of Medicine, ha lavorato a un articolo scientifico che ha esaminato gli effetti degli atomi di idrogeno cosmici (su persone e apparecchiature) durante i viaggi spaziali ultraveloci nello spazio.
L'idrogeno inizierà a decomporsi in particelle subatomiche, che penetreranno all'interno della nave ed esporranno alle radiazioni sia l'equipaggio che l'equipaggiamento.
Il motore Alcubierre ti trasporterà come un surfista sulla cresta dell'onda Eric Davies, fisico ricercatore
Al 95% della velocità della luce, l'esposizione a tali radiazioni significherebbe una morte quasi istantanea.
L'astronave sarà riscaldata a temperature di fusione che nessun materiale concepibile può sopportare e l'acqua contenuta nei corpi dei membri dell'equipaggio bollirà immediatamente.
"Questi sono tutti problemi estremamente brutti", osserva Edelstein con cupo umorismo.
Lui e suo padre calcolarono approssimativamente che per creare un ipotetico sistema di schermatura magnetica in grado di proteggere la nave e la sua gente da una pioggia di idrogeno mortale, un'astronave poteva viaggiare a non più della metà della velocità della luce. Allora le persone a bordo hanno la possibilità di sopravvivere.
Mark Millis, fisico traslazionale ed ex capo del Breakthrough Motion Physics Program della NASA, avverte che questo potenziale limite di velocità per il volo spaziale rimane un problema per il lontano futuro.
"Sulla base delle conoscenze fisiche accumulate fino ad oggi, possiamo dire che sarà estremamente difficile sviluppare una velocità superiore al 10% della velocità della luce", afferma Millis. "Non siamo ancora in pericolo. Una semplice analogia: perché preoccuparsi che possiamo annegare se non siamo nemmeno entrati in acqua".
Se assumiamo che, per così dire, abbiamo imparato a nuotare, saremo allora in grado di padroneggiare il volo a vela attraverso lo spazio-tempo - se sviluppiamo ulteriormente questa analogia - e volare a velocità superluminale?
L'ipotesi di un'innata capacità di sopravvivere in un ambiente superluminale, sebbene dubbia, non è priva di alcuni scorci di illuminazione colta nell'oscurità totale.
Uno di questi modi intriganti di viaggiare è basato sulla tecnologia, argomenti simili, che vengono utilizzati nel "warp drive" o nel "warp drive" di Star Trek.
Conosciuto come "Motore Alcubierre"* (dal nome del fisico teorico messicano Miguel Alcubierre), questo sistema di propulsione funziona consentendo alla nave di comprimere il normale spazio-tempo descritto da Albert Einstein di fronte ad essa ed espanderlo dietro di me.
Copyright dell'immagine Nasa Didascalia immagine L'attuale record di velocità è detenuto da tre astronauti dell'Apollo 10: Tom Stafford, John Young ed Eugene Cernan.In sostanza, la nave si muove in un certo volume di spazio-tempo, una sorta di "bolla di curvatura", che si muove più velocemente della velocità della luce.
Pertanto, la nave rimane ferma nel normale spazio-tempo in questa "bolla" senza deformarsi ed evitando violazioni del limite di velocità universale della luce.
"Invece di galleggiare nella colonna d'acqua del normale spazio-tempo", dice Davis, "il motore di Alcubierre ti trasporterà come un surfista su una tavola sulla cresta di un'onda".
C'è anche un certo trucco qui. Per implementare questa idea è necessaria una forma esotica di materia, che abbia una massa negativa per comprimere ed espandere lo spazio-tempo.
"La fisica non contiene controindicazioni per quanto riguarda la massa negativa", dice Davis, "ma non ci sono esempi e non l'abbiamo mai visto in natura".
C'è un altro trucco. In un articolo pubblicato nel 2012, i ricercatori dell'Università di Sydney hanno ipotizzato che la "bolla di curvatura" avrebbe accumulato particelle cosmiche ad alta energia poiché avrebbe inevitabilmente iniziato a interagire con i contenuti dell'universo.
Alcune delle particelle entreranno all'interno della bolla stessa e pomperanno la nave con radiazioni.
Siamo davvero condannati a rimanere bloccati nella fase di velocità sub-luce a causa della nostra delicata biologia?!
Non si tratta tanto di stabilire un nuovo record mondiale (galattico?) di velocità per una persona, ma della prospettiva di trasformare l'umanità in una società interstellare.
A metà della velocità della luce - che è il limite che la ricerca di Edelstein suggerisce che i nostri corpi possono sopportare - un viaggio di andata e ritorno verso la stella più vicina richiederebbe più di 16 anni.
(Gli effetti della dilatazione del tempo, che farebbero trascorrere all'equipaggio di un'astronave meno tempo nel suo quadro di riferimento rispetto agli esseri umani che rimangono sulla Terra nel loro quadro di riferimento, non avrebbero conseguenze drammatiche a metà della velocità della luce.)
Mark Millis è pieno di speranza. Considerando che l'umanità ha sviluppato tute anti-g e protezione contro le micrometeoriti, consentendo alle persone di viaggiare in sicurezza nella grande distanza blu e nell'oscurità costellata di stelle dello spazio, è fiducioso che possiamo trovare il modo di sopravvivere, non importa quanto velocemente raggiungiamo nel futuro.
"Le stesse tecnologie che possono aiutarci a raggiungere incredibili nuove velocità di viaggio", riflette Millis, "ci forniranno nuove, ancora sconosciute, capacità per proteggere gli equipaggi".
Note del traduttore:
*Miguel Alcubierre ha avuto l'idea della sua "bolla" nel 1994. E nel 1995, il fisico teorico russo Sergei Krasnikov ha proposto il concetto di un dispositivo per viaggiare nello spazio più veloce della velocità della luce. L'idea si chiamava "le pipe di Krasnikov".
Questa è una curvatura artificiale dello spazio-tempo secondo il principio del cosiddetto wormhole. Ipoteticamente, la nave si sposterà in linea retta dalla Terra a una data stella attraverso lo spazio-tempo curvo, passando per altre dimensioni.
Secondo la teoria di Krasnikov, il viaggiatore spaziale tornerà indietro nello stesso momento in cui è partito.
Durata della permanenza umana continua in condizioni di volo spaziale:
Durante il funzionamento della stazione Mir sono stati stabiliti record mondiali assoluti per la durata della permanenza umana continua in condizioni di volo spaziale:
1987 - Yuri Romanenko (326 giorni 11 ore 38 minuti);
1988 - Vladimir Titov, Musa Manarov (365 giorni 22 ore 39 minuti);
1995 - Valery Polyakov (437 giorni 17 ore 58 minuti).
Il tempo totale trascorso da una persona in condizioni di volo spaziale:
Sono stati stabiliti record mondiali assoluti per la durata del tempo totale trascorso da una persona in condizioni di volo spaziale presso la stazione Mir:
1995 - Valery Polyakov - 678 giorni 16 ore 33 minuti (per 2 voli);
1999 - Sergey Avdeev - 747 giorni 14 ore 12 minuti (per 3 voli).
Passeggiate nello spazio:
Su Mir OS sono state eseguite 78 EVA (tra cui tre EVA al modulo Spektr depressurizzato) per una durata totale di 359 ore e 12 minuti. Alle uscite hanno partecipato: 29 cosmonauti russi, 3 astronauti statunitensi, 2 astronauti francesi, 1 astronauta dell'ESA (cittadino tedesco). Sunita Williams è un'astronauta della NASA che detiene il record mondiale per il lavoro più lungo nello spazio tra le donne. L'americano ha lavorato sulla ISS per più di sei mesi (9 novembre 2007) insieme a due equipaggi e ha realizzato quattro passeggiate spaziali.
Sopravvissuto allo spazio:
Secondo l'autorevole digest scientifico New Scientist, Sergei Konstantinovich Krikalev, a partire da mercoledì 17 agosto 2005, ha trascorso 748 giorni in orbita, battendo così il record precedente stabilito da Sergei Avdeev durante i suoi tre voli verso la stazione Mir (747 giorni 14 ore 12 minuti). I vari carichi fisici e mentali sopportati da Krikalev lo caratterizzano come uno degli astronauti più duraturi e che si adattano con successo nella storia dell'astronautica. La candidatura di Krikalev è stata più volte eletta per svolgere missioni piuttosto difficili. Il medico e psicologo della Texas State University David Masson descrive l'astronauta come il meglio che puoi trovare.
Durata del volo spaziale tra le donne:
Tra le donne, i record mondiali per la durata di un volo spaziale nell'ambito del programma Mir sono stati stabiliti da:
1995 - Elena Kondakova (169 giorni 05 ore 1 min); 1996 - Shannon Lucid, USA (188 giorni 04 ore 00 minuti, inclusa la stazione Mir - 183 giorni 23 ore 00 minuti).
I voli spaziali più lunghi di cittadini stranieri:
Tra i cittadini stranieri, i voli più lunghi nell'ambito del programma Mir sono stati effettuati da:
Jean-Pierre Haignere (Francia) - 188 giorni 20 ore 16 minuti;
Shannon Lucid (USA) - 188 giorni 04 ore 00 minuti;
Thomas Reiter (ESA, Germania) - 179 giorni 01 ore 42 minuti
Cosmonauti che hanno effettuato sei o più passeggiate spaziali sulla stazione Mir:
Anatoly Solovyov - 16 (77 ore 46 minuti),
Sergey Avdeev - 10 (41 ore 59 minuti),
Alexander Serebrov - 10 (31 ore 48 minuti),
Nikolai Budarin - 8 (44 ore 00 minuti),
Talgat Musabaev - 7 (41 ore 18 minuti),
Victor Afanasiev - 7 (38 ore 33 minuti),
Sergey Krikalev - 7 (36 ore 29 minuti),
Musa Manarov - 7 (34 ore 32 minuti),
Anatoly Artsebarsky - 6 (32 ore 17 minuti),
Yuri Onufrienko - 6 (30 ore 30 minuti),
Yuri Usachev - 6 (30 ore 30 minuti),
Gennady Strekalov - 6 (21 ore 54 minuti),
Alexander Viktorenko - 6 (19 ore 39 minuti),
Vasily Tsibliyev - 6 (19:11).
Primo veicolo spaziale con equipaggio:
Il primo volo spaziale con equipaggio registrato dalla Federazione Internazionale di Aeronautica (IFA è stata fondata nel 1905) è stato effettuato sulla navicella Vostok il 12 aprile 1961 dal cosmonauta pilota dell'URSS Major dell'aeronautica militare dell'URSS Yuri Alekseevich Gagarin (1934 ... 1968 ). Dai documenti ufficiali dell'IFA risulta che il veicolo spaziale è stato lanciato dal cosmodromo di Baikonur alle 06:07 GMT ed è atterrato vicino al villaggio di Smelovka, distretto di Ternovsky, regione di Saratov. URSS in 108 min. L'altitudine massima di volo della navicella Vostok con una lunghezza di 40868,6 km era di 327 km da velocità massima 28260 km/h.
La prima donna nello spazio:
La prima donna a fare il giro della Terra in orbita spaziale fu il giovane tenente dell'aeronautica militare dell'URSS (ora tenente colonnello ingegnere pilota cosmonauta dell'URSS) Valentina Vladimirovna Tereshkova (nata il 6 marzo 1937), che si lanciò sulla navicella spaziale Vostok 6 dal Baikonur Cosmodromo Kazakistan URSS, alle 9:30 min GMT del 16 giugno 1963 e atterrato alle 08:16 del 19 giugno dopo un volo durato 70 ore e 50 minuti. Durante questo periodo, ha compiuto più di 48 rivoluzioni complete intorno alla Terra (1971000 km).
Gli astronauti più vecchi e più giovani:
Il più anziano tra i 228 cosmonauti della Terra era Carl Gordon Henitz (USA), che all'età di 58 anni partecipò al 19° volo della navicella spaziale riutilizzabile Challenger il 29 luglio 1985. Il più giovane era un maggiore dell'aeronautica militare dell'URSS (attualmente tenente generale pilota cosmonauta dell'URSS) il tedesco Stepanovich Titov (nato l'11 settembre 1935) che fu lanciato sulla navicella Vostok 2 il 6 agosto 1961 all'età di 25 anni e 329 giorni.
Prima passeggiata spaziale:
Primo ad aprire spazio Il 18 marzo 1965, il tenente colonnello dell'aeronautica militare dell'URSS (ora maggiore generale, pilota-cosmonauta dell'URSS) Aleksey Arkhipovich Leonov (nato il 20 maggio 1934) lasciò la navicella Voskhod 2 a una distanza massima di 5 m e trascorse nello spazio aperto al di fuori della camera di blocco 12 min 9 s.
Prima passeggiata spaziale di una donna:
Nel 1984, Svetlana Savitskaya è stata la prima donna ad andare nello spazio, dopo aver lavorato fuori dalla stazione Salyut-7 per 3 ore e 35 minuti. Prima di diventare astronauta, Svetlana ha stabilito tre record mondiali di paracadutismo nei lanci di gruppo dalla stratosfera e 18 record di aviazione in jet.
Durata record delle passeggiate spaziali di una donna:
L'astronauta della NASA Sunita Lyn Williams ha stabilito il record per la passeggiata spaziale più lunga per una donna. Ha trascorso 22 ore e 27 minuti fuori dalla stazione, superando di oltre 21 ore il risultato precedente. Il record è stato stabilito durante i lavori nella parte esterna della ISS il 31 gennaio e il 4 febbraio 2007. Williams ha supervisionato la preparazione della stazione per continuare la costruzione insieme a Michael Lopez-Alegria.
Prima passeggiata spaziale autonoma:
Il capitano della Marina degli Stati Uniti Bruce McCandles II (nato l'8 giugno 1937) è stato il primo uomo ad operare in uno spazio aperto senza un impianto di propulsione. Lo sviluppo di questa tuta spaziale è costato 15 milioni di dollari.
Volo con equipaggio più lungo:
Il colonnello dell'aeronautica militare dell'URSS Vladimir Georgievich Titov (nato il 1 gennaio 1951) e l'ingegnere di volo Musa Hiramanovich Manarov (nato il 22 marzo 1951) furono lanciati sulla navicella spaziale Soyuz-M4 il 21 dicembre 1987 alla stazione spaziale Mir e atterrarono sulla La navicella spaziale Soyuz-TM6 (insieme al cosmonauta francese Jean Lou Chretien) in un sito di atterraggio alternativo vicino a Dzhezkazgan, Kazakistan, URSS, il 21 dicembre 1988, dopo aver trascorso 365 giorni nello spazio 22 ore 39 minuti 47 secondi.
L'ultimo viaggio nello spazio:
Il cosmonauta sovietico Valery Ryumin ha trascorso quasi un anno intero in una navicella spaziale che ha compiuto 5.750 rivoluzioni intorno alla Terra in quei 362 giorni. Allo stesso tempo, Ryumin ha percorso 241 milioni di chilometri. Questo è uguale alla distanza dalla Terra a Marte e ritorno alla Terra.
Viaggiatore spaziale più esperto:
Il viaggiatore spaziale più esperto è il colonnello dell'aeronautica militare dell'URSS, il cosmonauta pilota dell'URSS Yuri Viktorovich Romanenko (nato nel 1944), che ha trascorso 430 giorni 18 ore e 20 minuti nello spazio in 3 voli nel 1977 ... 1978, nel 1980 e nel 1987 gg.
Equipaggio più numeroso:
L'equipaggio più numeroso era composto da 8 cosmonauti (inclusa 1 donna), che si lanciarono il 30 ottobre 1985 sulla navicella spaziale riutilizzabile Challenger.
La maggior parte delle persone nello spazio:
Il maggior numero di astronauti mai nello spazio contemporaneamente è 11: 5 americani a bordo del Challenger, 5 russi e 1 indiano a bordo della stazione orbitale Salyut 7 nell'aprile 1984, 8 americani a bordo del Challenger e 3 russi a bordo della stazione orbitale Salyut 7 nell'ottobre 1985, 5 americani a bordo dello space shuttle, 5 russi e 1 francese a bordo della stazione orbitale Mir nel dicembre 1988.
La velocità massima:
La velocità più alta alla quale una persona si sia mai mossa (39897 km/h) è stata sviluppata dal modulo principale dell'Apollo 10 a un'altitudine di 121,9 km dalla superficie terrestre durante il ritorno della spedizione il 26 maggio 1969. A bordo della la navicella spaziale era il comandante dell'equipaggio colonnello US Air Force (ora generale di brigata) Thomas Patten Stafford (n. Weatherford, Oklahoma, USA, 17 settembre 1930), capitano della marina statunitense 3° grado Eugene Andrew Cernan (n. Chicago, Illinois, USA, 14 anni) marzo 1934) e il Capitano di 3° Grado della Marina degli Stati Uniti (ora Capitano di 1° Grado in pensione) John Watt Young (nato a San Francisco, California, USA, il 24 settembre 1930).
Delle donne, la velocità più alta (28115 km / h) è stata raggiunta dal giovane tenente dell'aeronautica militare dell'URSS (ora tenente colonnello ingegnere, pilota cosmonauta dell'URSS) Valentina Vladimirovna Tereshkova (nata il 6 marzo 1937) sul La navicella spaziale sovietica Vostok 6 il 16 giugno 1963.
L'astronauta più giovane:
L'astronauta più giovane oggi è Stephanie Wilson. È nata il 27 settembre 1966 ed è 15 giorni più giovane di Anyusha Ansari.
Primo creatura chi è stato nello spazio:
Il cane Laika, che fu messo in orbita attorno alla Terra sul secondo satellite sovietico il 3 novembre 1957, fu la prima creatura vivente nello spazio. Laika è morta in agonia per soffocamento quando l'ossigeno si è esaurito.
Registra il tempo trascorso sulla luna:
L'equipaggio di "Apollo 17" ha raccolto un peso record (114,8 kg) di campioni rocce e chili durante il lavoro fuori dalla navicella della durata di 22 ore e 5 minuti. L'equipaggio comprendeva il capitano della marina statunitense di 3° grado Eugene Andrew Cernan (n. Chicago, Illinois, USA, 14 marzo 1934) e il dottor Harrison Schmitt (n. Saita Rose, New Mexico, USA, 3 luglio 1935), che divenne il 12° persona a camminare sulla luna. Gli astronauti rimasero sulla superficie lunare per 74 ore e 59 minuti durante la spedizione lunare più lunga, durata 12 giorni e 13 ore e 51 minuti dal 7 al 19 dicembre 1972.
La prima persona a camminare sulla luna:
Neil Alden Armstrong (n. Wapakoneta, Ohio, USA, 5 agosto 1930, antenati di origini scozzesi e tedesche), comandante della navicella Apollo 11, divenne la prima persona a camminare sulla superficie della Luna nel Mare di Tranquility region alle 2:00 56 min 15 s GMT 21 luglio 1969. Fu seguito dal modulo lunare Eagle dal colonnello dell'aeronautica statunitense Edwin Eugene Aldrin, Jr. (nato a Montclair, New Jersey, USA, il 20 gennaio 1930.
Altitudine di volo spaziale più alta:
L'equipaggio dell'Apollo 13 ha raggiunto la quota più alta, trovandosi in un insediamento (cioè nel punto più lontano della sua traiettoria) a 254 km dalla superficie lunare a una distanza di 400187 km dalla superficie terrestre a 1 ora e 21 minuti GMT il 15 aprile , 1970. L'equipaggio comprendeva il capitano della Marina degli Stati Uniti James Arthur Lovell, Jr. (nato a Cleveland, Ohio, USA, 25 marzo 1928), Fred Wallace Hayes, Jr. (nato a Biloxi, Missouri, USA, 14 novembre 1933 ) e John L. Swigert (1931...1982). Il record di altitudine per le donne (531 km) è stato stabilito dall'astronauta americana Katherine Sullivan (nata a Paterson, New Jersey, USA, il 3 ottobre 1951) durante un volo in navetta il 24 aprile 1990.
La massima velocità del veicolo spaziale:
Pioneer 10 è diventato il primo veicolo spaziale a raggiungere la velocità spaziale 3, che gli consente di andare oltre il sistema solare. Il razzo vettore "Atlas-SLV ZS" con il 2° stadio modificato "Tsentavr-D" e il 3° stadio "Tiokol-Te-364-4" il 2 marzo 1972 lasciò la Terra con una velocità senza precedenti di 51682 km / h. Il record di velocità del veicolo spaziale (240 km/h) è stato stabilito dalla sonda solare americana-tedesca Helios-B, lanciata il 15 gennaio 1976.
Il massimo avvicinamento della navicella spaziale al Sole:
Il 16 aprile 1976, la stazione automatica di ricerca Helios-B (USA-FRG) si avvicinò al Sole a una distanza di 43,4 milioni di km.
Il primo satellite artificiale della Terra:
Il primo satellite artificiale terrestre è stato lanciato con successo la notte del 4 ottobre 1957 in un'orbita con un'altezza di 228,5 / 946 km e con una velocità di oltre 28565 km / h dal cosmodromo di Baikonur, a nord di Tyuratam, Kazakistan, URSS (275 km a est del lago d'Aral). Il satellite sferico fu ufficialmente registrato come oggetto "1957 alpha 2", pesava 83,6 kg, aveva un diametro di 58 cm e, essendo esistito per 92 giorni, fu bruciato il 4 gennaio 1958. Il veicolo di lancio, modificato R 7, 29,5 m lungo, è stato sviluppato sotto la direzione del capo progettista S.P. Korolev (1907 ... 1966), che ha anche guidato l'intero progetto per il lancio dell'IS3.
L'oggetto artificiale più distante:
Pioneer 10 lanciato da Cape Canaveral, Space Center. Kennedy, Florida, USA, il 17 ottobre 1986, ha attraversato l'orbita di Plutone, a 5,9 miliardi di km dalla Terra. Entro aprile 1989 si trovava oltre il punto più lontano dell'orbita di Plutone e continua a retrocedere nello spazio alla velocità di 49 km/h. Nel 1934 n. e. si avvicinerà alla distanza minima dalla stella Ross-248, che dista da noi 10,3 anni luce. Anche prima del 1991, la navicella spaziale Voyager 1, più veloce, sarà più lontana del Pioneer 10.
Uno dei due "Travelers" Voyager spaziali, lanciato dalla Terra nel 1977, si è allontanato dal Sole di 97 UA in 28 anni di volo. e.(14,5 miliardi di km) ed è oggi l'oggetto artificiale più remoto. Il Voyager 1 ha attraversato l'eliosfera, la regione in cui il vento solare incontra il mezzo interstellare, nel 2005. Ora il percorso di un apparato che vola ad una velocità di 17 km/s si trova nella zona dell'onda d'urto. Voyager-1 sarà operativo fino al 2020. Tuttavia, è molto probabile che le informazioni dalla Voyager-1 smetteranno di arrivare sulla Terra alla fine del 2006. Il fatto è che la NASA dovrebbe tagliare del 30% il budget in termini di ricerca sulla Terra e sul sistema solare.
L'oggetto spaziale più pesante e più grande:
L'oggetto più pesante lanciato nell'orbita terrestre è stato il 3° stadio missile americano Saturno 5 con la navicella Apollo 15, che pesava 140512 kg prima di entrare nell'orbita selenocentrica intermedia. Il satellite di radioastronomia americano Explorer 49, lanciato il 10 giugno 1973, pesava solo 200 kg, ma la sua portata d'antenna era di 415 m.
Razzo più potente:
Il sistema di trasporto spaziale sovietico Energia, lanciato per la prima volta il 15 maggio 1987 dal cosmodromo di Baikonur, ha un peso a pieno carico di 2.400 tonnellate e sviluppa una spinta di oltre 4.000 tonnellate - 16 m Fondamentalmente un'installazione modulare utilizzata in URSS . 4 acceleratori sono collegati al modulo principale, ognuno dei quali ha 1 motore RD 170 funzionante con ossigeno liquido e cherosene. Una modifica del razzo con 6 booster e uno stadio superiore è in grado di lanciare un carico utile fino a 180 tonnellate nell'orbita vicino alla Terra, fornendo un carico di 32 tonnellate sulla Luna e 27 tonnellate su Venere o Marte.
Record di autonomia di volo tra i veicoli di ricerca a energia solare:
La sonda spaziale Stardust ha stabilito una sorta di record di distanza di volo tra tutti i veicoli di ricerca a energia solare: attualmente si trova a una distanza di 407 milioni di chilometri dal Sole. Lo scopo principale dell'apparato automatico è quello di avvicinarsi alla cometa e raccogliere la polvere.
Il primo veicolo semovente su oggetti spaziali extraterrestri:
Il primo veicolo semovente progettato per funzionare su altri pianeti e sui loro satelliti in modalità automatica è il Soviet Lunokhod 1 (peso - 756 kg, lunghezza con coperchio aperto - 4,42 m, larghezza - 2,15 m, altezza - 1, 92 m) , consegnato sulla Luna dalla navicella Luna 17 e iniziò a muoversi nel Mare delle Piogge a comando dalla Terra il 17 novembre 1970. In totale percorse 10 km 540 m, superando altitudini fino a 30°, fino a interrotto il 4 ottobre 1971. , avendo lavorato 301 giorni 6 h 37 min. La cessazione dei lavori è stata causata dall'esaurimento delle risorse della sua fonte di calore isotopica "Lunokhod-1" ha esaminato in dettaglio la superficie lunare con un'area di 80 mila m2, ha trasmesso alla Terra più di 20 mila delle sue fotografie e 200 telepanorama.
Registra velocità e raggio di movimento sulla luna:
Il record di velocità e raggio di movimento sulla luna è stato stabilito dal rover lunare americano a ruote Rover, consegnato lì dalla navicella spaziale Apollo 16. Ha sviluppato una velocità di 18 km / h lungo il pendio e ha percorso una distanza di 33,8 km.
Progetto spaziale più costoso:
Il costo totale del programma di volo spaziale umano degli Stati Uniti, inclusa l'ultima missione Apollo 17 sulla luna, è stato di circa $ 25.541.400.000. I primi 15 anni del programma spaziale dell'URSS, dal 1958 al settembre 1973, secondo le stime occidentali, sono costati 45 miliardi di dollari.
Il nostro lettore Nikita Ageev chiede: qual è il problema principale dei voli interstellari? La risposta, come , richiederà un articolo di grandi dimensioni, sebbene la domanda possa essere risolta con un solo carattere: c .
La velocità della luce nel vuoto, c, è di circa 300.000 chilometri al secondo e non può essere superata. Pertanto, è impossibile raggiungere le stelle in meno di pochi anni (la luce impiega 4.243 anni per raggiungere Proxima Centauri, quindi la navicella spaziale non può arrivare ancora più velocemente). Se aggiungiamo il tempo di accelerazione e decelerazione con un'accelerazione più o meno accettabile per una persona, otteniamo circa dieci anni dalla stella più vicina.
Quali sono le condizioni per volare?
E questo periodo è già di per sé un ostacolo significativo, anche se ignoriamo la domanda "come accelerare a una velocità prossima a quella della luce". Ora non ci sono astronavi che consentirebbero all'equipaggio di vivere autonomamente nello spazio per così tanto tempo: gli astronauti vengono costantemente portati nuovi rifornimenti dalla Terra. Di solito, una conversazione sui problemi del viaggio interstellare inizia con domande più fondamentali, ma inizieremo con problemi puramente applicati.
Anche mezzo secolo dopo il volo di Gagarin, gli ingegneri non sono riusciti a creare una lavatrice e una doccia abbastanza pratica per i veicoli spaziali, e i servizi igienici progettati per l'assenza di gravità si rompono sulla ISS con invidiabile regolarità. Un volo almeno su Marte (22 minuti luce invece di 4 anni luce) rappresenta già un compito non banale per i progettisti idraulici: quindi viaggiare verso le stelle richiederà almeno di inventare una toilette spaziale con una garanzia ventennale e la stessa lavatrice.
Anche l'acqua per lavarsi, lavarsi e bere dovrà essere portata con sé o riutilizzata. Oltre all'aria, anche il cibo deve essere conservato o coltivato a bordo. Gli esperimenti per creare un ecosistema chiuso sulla Terra sono già stati effettuati, ma le loro condizioni sono ancora molto diverse da quelle nello spazio, almeno in presenza di gravità. L'umanità sa trasformare il contenuto di un vaso da notte in acqua potabile pulita, ma in questo caso è necessario poterlo fare a gravità zero, con assoluta affidabilità e senza un camion. Forniture: portare un camion carico di cartucce filtranti alle stelle è troppo costoso.
Lavare i calzini e proteggersi dalle infezioni intestinali può sembrare troppo banale, le restrizioni "non fisiche" sui voli interstellari, ma qualsiasi viaggiatore esperto confermerà che "piccole cose" come scarpe scomode o mal di stomaco da cibo sconosciuto in una spedizione autonoma possono trasformarsi in una minaccia per la vita.
La soluzione anche elementare problemi domestici richiede la stessa base tecnologica seria dello sviluppo di motori spaziali fondamentalmente nuovi. Se sulla Terra una guarnizione usurata in una tazza del gabinetto può essere acquistata nel negozio più vicino per due rubli, allora già su un'astronave marziana è necessario fornire una riserva tutto parti simili, o una stampante tridimensionale per la produzione di pezzi di ricambio da materie prime plastiche universali.
Nella Marina degli Stati Uniti nel 2013 sul serio impegnata nella stampa 3D dopo aver valutato il tempo e il costo della riparazione dell'equipaggiamento militare utilizzando i metodi tradizionali in condizioni del campo. I militari pensavano che fosse più facile stampare qualche guarnizione rara per un gruppo di elicotteri che era stato interrotto dieci anni prima piuttosto che ordinarne una parte da un magazzino su un'altra terraferma.
Uno dei più stretti collaboratori di Korolev, Boris Chertok, scrisse nel suo libro di memorie Rockets and People che a un certo punto il programma spaziale sovietico dovette far fronte a una carenza di contatti elettrici. Connettori affidabili per cavi multipolari dovevano essere sviluppati separatamente.
Oltre ai pezzi di ricambio per attrezzature, cibo, acqua e aria, gli astronauti avranno bisogno di energia. L'energia sarà necessaria al motore e alle apparecchiature di bordo, quindi il problema di una fonte potente e affidabile dovrà essere risolto separatamente. Le batterie solari non sono adatte, se non altro a causa della distanza dalle stelle in volo, i generatori di radioisotopi (alimentano i Voyager e New Horizons) non forniscono la potenza necessaria per un grande veicolo spaziale con equipaggio, e non hanno ancora imparato a fare veri e propri reattori nucleari per lo spazio.
Il programma satellitare nucleare sovietico è stato segnato da uno scandalo internazionale in seguito alla caduta di Kosmos-954 in Canada, nonché da una serie di fallimenti con conseguenze meno drammatiche; opere simili negli Stati Uniti sono tornati indietro anche prima. Ora Rosatom e Roskosmos intendono creare una centrale nucleare spaziale, ma queste sono ancora installazioni per voli brevi e non un viaggio a lungo termine verso un altro sistema stellare.
Forse invece di reattore nucleare i tokamak troveranno applicazione nei futuri veicoli spaziali interstellari. Su quanto sia difficile almeno determinare correttamente i parametri di un plasma termonucleare, presso l'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca quest'estate. A proposito, il progetto ITER sulla Terra sta andando avanti con successo: anche chi ha iniziato oggi il primo anno ha tutte le possibilità di unirsi ai lavori sul primo reattore termonucleare sperimentale con un bilancio energetico positivo.
Cosa volare?
I normali motori a razzo non sono adatti per l'accelerazione e la decelerazione di un veicolo spaziale interstellare. Coloro che hanno familiarità con il corso di meccanica, che viene insegnato presso l'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca nel primo semestre, possono calcolare autonomamente la quantità di carburante necessaria a un razzo per raggiungere almeno centomila chilometri al secondo. Per coloro che non hanno ancora familiarità con l'equazione di Tsiolkovsky, annunceremo immediatamente il risultato: la massa dei serbatoi di carburante è significativamente superiore alla massa del sistema solare.
È possibile ridurre l'alimentazione di carburante aumentando la velocità alla quale il motore espelle il fluido di lavoro, gas, plasma o altro, fino a un fascio di particelle elementari. Attualmente, i propulsori al plasma e ionici vengono utilizzati attivamente per i voli di stazioni interplanetarie automatiche all'interno del sistema solare o per la correzione dell'orbita dei satelliti geostazionari, ma presentano una serie di altri svantaggi. In particolare, tutti questi motori danno troppa poca spinta, finora non possono dare alla nave un'accelerazione di diversi metri al secondo quadrato.
Il vicerettore del MIPT Oleg Gorshkov è uno degli esperti riconosciuti nel campo dei motori al plasma. I motori della serie SPD sono prodotti presso il Fakel Design Bureau, si tratta di prodotti seriali per correggere l'orbita dei satelliti di comunicazione.
Negli anni '50 era in fase di sviluppo un progetto di motore che avrebbe utilizzato lo slancio esplosione nucleare(progetto Orion), ma è ben lungi dall'essere una soluzione già pronta per i voli interstellari. Ancora meno sviluppato è il design del motore, che sfrutta l'effetto magnetoidrodinamico, ovvero accelera per interazione con il plasma interstellare. Teoricamente, la navicella spaziale potrebbe "risucchiare" il plasma e rilanciarlo con la creazione di una spinta a getto, ma c'è un altro problema.
Come sopravvivere?
Il plasma interstellare è principalmente costituito da protoni e nuclei di elio, se consideriamo le particelle pesanti. Quando si muovono a velocità dell'ordine di centinaia di migliaia di chilometri al secondo, tutte queste particelle acquisiscono energia in megaelettronvolt o addirittura decine di megaelettronvolt, la stessa quantità dei prodotti delle reazioni nucleari. La densità del mezzo interstellare è di circa centomila ioni per metro cubo, il che significa che in un secondo metro quadro la pelle della nave riceverà circa 10 13 protoni con energie di decine di MeV.
Un elettronvolt, eV,― questa è l'energia che un elettrone acquisisce quando vola da un elettrodo all'altro con una differenza di potenziale di un volt. I quanti di luce hanno tale energia e i quanti ultravioletti con un'energia maggiore sono già in grado di danneggiare le molecole di DNA. Radiazioni o particelle con energie in megaelettronvolt accompagnano le reazioni nucleari e, inoltre, sono esse stesse in grado di provocarle.
Tale irradiazione corrisponde ad un'energia assorbita (supponendo che tutta l'energia sia assorbita dalla pelle) di decine di joule. Inoltre, questa energia non arriverà solo sotto forma di calore, ma potrebbe essere parzialmente spesa per avviare reazioni nucleari nel materiale della nave con formazione di isotopi di breve durata: in altre parole, la pelle diventerà radioattiva.
Parte dei protoni incidenti e dei nuclei di elio possono essere deviati lateralmente da un campo magnetico e un guscio complesso di molti strati può essere protetto dalle radiazioni indotte e secondarie, ma anche questi problemi non sono stati ancora risolti. Inoltre, le difficoltà fondamentali della forma "quale materiale sarà meno distrutto dall'irradiazione" nella fase di manutenzione della nave in volo si trasformeranno in problemi particolari - "come svitare quattro bulloni di 25 in un compartimento con uno sfondo di cinquanta millisievert all'ora.
Ricordiamo che durante l'ultima riparazione del telescopio Hubble, gli astronauti in un primo momento non sono riusciti a svitare i quattro bulloni che fissavano una delle telecamere. Dopo aver conferito con la Terra, hanno sostituito la chiave dinamometrica con una normale chiave inglese e hanno applicato la forza bruta. I bulloni hanno iniziato a muoversi, la fotocamera è stata sostituita con successo. Se il bullone bloccato fosse stato strappato contemporaneamente, la seconda spedizione sarebbe costata mezzo miliardo di dollari USA. O non sarebbe successo affatto.
Ci sono soluzioni alternative?
A fantascienza(spesso più fantastico che scientifico) il viaggio interstellare viene compiuto attraverso "tunnel subspaziali". Formalmente, le equazioni di Einstein, che descrivono la geometria dello spazio-tempo a seconda della massa e dell'energia distribuita in questo spazio-tempo, consentono qualcosa di simile: solo i costi energetici stimati sono ancora più deprimenti delle stime della quantità di carburante per razzi per un volo per Proxima Centauri. Non solo è necessaria molta energia, ma anche la densità di energia deve essere negativa.
La questione se sia possibile creare un "wormhole" stabile, grande ed energeticamente possibile è legata a questioni fondamentali sulla struttura dell'Universo nel suo insieme. Uno dei problemi fisici irrisolti è la mancanza di gravità nel cosiddetto Modello Standard, una teoria che descrive il comportamento delle particelle elementari e tre delle quattro interazioni fisiche fondamentali. La stragrande maggioranza dei fisici è piuttosto scettica sul fatto che in teoria dei quanti la gravità ha spazio per "salti iperspaziali" interstellari, ma a rigor di termini, nessuno vieta di cercare di trovare una soluzione alternativa per volare verso le stelle.
Una delle più grandi risorse dell'umanità è la Stazione Spaziale Internazionale, o ISS. Diversi stati uniti per la sua creazione e il funzionamento in orbita: Russia, alcuni paesi europei, Canada, Giappone e Stati Uniti. Questo apparato testimonia che si può ottenere molto se i paesi cooperano costantemente. Tutte le persone del pianeta conoscono questa stazione e molti si chiedono a quale altitudine vola la ISS e in quale orbita. Quanti astronauti ci sono stati? È vero che i turisti sono ammessi lì? E questo non è tutto ciò che interessa all'umanità.
La ISS è composta da quattordici moduli, che contengono laboratori, magazzini, servizi igienici, camere da letto, locali di servizio. La stazione dispone anche di una palestra con attrezzi ginnici. L'intero complesso è a energia solare. Sono enormi, le dimensioni di uno stadio.
Durante il suo lavoro, la stazione ha suscitato molta ammirazione. Questo apparato è la più grande conquista della mente umana. Per il suo design, scopo e caratteristiche, può essere chiamato perfezione. Certo, forse tra 100 anni sulla Terra inizieranno a costruire astronavi di un piano diverso, ma finora, oggi, questo apparato è di proprietà dell'umanità. Ciò è dimostrato dai seguenti fatti sulla ISS:
Da dicembre 2017, l'equipaggio della ISS è composto dai seguenti astronomi e astronauti:
Dallo spazio, viste uniche si aprono sulla Terra. Ciò è dimostrato da fotografie, video di astronauti e cosmonauti. Puoi vedere il lavoro della stazione, i paesaggi spaziali se guardi le trasmissioni online dalla stazione ISS. Tuttavia, alcune fotocamere sono spente a causa di lavori tecnici.
