foto da fonti aperte
Nel corso del ventesimo secolo, gli scrittori di fantascienza hanno scritto molto e di talento esplorazione dello spazio. Gli eroi di “Hiusa” hanno dato ricchezza all’umanit� Pirks, pilota di Uranium Golconda, ha lavorato come capitano dello spazio navi portarinfuse, capi portatori di container attraversarono il sistema solare e il portarinfuse briscola e non sto parlando di tutto il misticismo del viaggio verso monoliti misteriosi.
Tuttavia, il 21 ° secolo non è stato all’altezza delle aspettative. L’umanità è timidamente presente corridoio del Cosmo, non selezionato in modo permanente oltre il terreno orbita. Perché è successo e cosa sperare per chi vorrebbe leggi le notizie sull’aumento della resa dei meli marziani?
Il violinista non è necessario
Il primo paradosso che abbiamo incontrato è che l’uomo non è il massimo soggetto adatto per l’esplorazione dello spazio. Scrittori di fantascienza chi ha inventato spedizioni spaziali poteva solo fare affidamento sull’esperienza storica dei pionieri della Terra – marinai, esploratori polari, i primi aviatori. Anzi, che, a quanto pare, la conquista di Marte differirà dalla conquista del Polo Sud?
Sia qua che là inadatti alla vita senza una preparazione preliminare ambiente, è necessario portare con sé forniture e all’esterno della nave oa casa non puoi uscire senza indossare attrezzature speciali. Ma fantascienza e i futurologi non potevano prevedere lo sviluppo dell’elettronica e robotica e robot di ricerca sono di solito descritti in vena aneddotica:
“Ho dovuto staccarmi dalla lettera per mezz’ora e ascoltare lamenti del mio vicino, cibernetista Shcherbakov. Probabilmente sai che a nord della corsa dei razzi c’è un grande impianto sotterraneo per la lavorazione di uranio e transuranidi. persone lavorare in sei turni. Robot: tutto il giorno; notevole macchine, l’ultima parola della cibernetica pratica. Ma come si suol dire Giapponese, una scimmia cade anche da un albero. Adesso vieni da me Shcherbakov, arrabbiato da morire, e disse che la banda di questi meccanici gli idioti (le sue stesse parole) stasera ne hanno tratto uno grandi depositi di minerale, ovviamente, come insolitamente ricchi campo. I programmi dei robot erano diversi, quindi al mattino parte del magazzino era nei magazzini del lanciarazzi, parte – all’ingresso di gestione geologica, e in parte non è noto dove. cerca continua “.
Ma nessuno dei noti autori ha ipotizzato che il robot sia in fase di sviluppo lo spazio ha molti vantaggi rispetto agli umani:
A differenza degli umani, un robot ha solo bisogno di energia e garantendo l’equilibrio termico. Non è necessario trasportare decine di tonnellate serre, cibo, acqua, ossigeno, abbigliamento e prodotti per l’igiene, medicine e altre cose. Il robot può essere inviato in una direzione, senza tornare. Il robot è in grado di funzionare per anni. Esperienza di “Viaggiatori”, rover o “Cassini” dice che ora è più corretto non parlare anni e decenni. Il robot è in grado di lavorare per anni in condizioni che sono mortali per l’uomo. La sonda Galileo ha ricevuto una dose di 25 volte superiore a mortale per una persona e dopo che ha lavorato per orbita 8 anni.
Di conseguenza, si è scoperto che pesano solo i robot diverse tonnellate si adattano alle capacità tecniche dell’umanit� inviarli ad altri pianeti per soldi ragionevoli e ha iniziato l’unico modo per soddisfare la scienza curiosità e ottenere bellissime foto.
Viviamo in una curva logistica
Il secondo errore della fantascienza era che avevano previsto sviluppo lineare o addirittura esponenziale dell’astronautica. Anche se ancora nel 1838 fu scoperto un fenomeno come una curva logistica. Cos’è questa terribile bestia? Ad esempio, prendi la storia dell’aviazione:
1900. Il primo goffo whatnots, i primi dischi – volando verso diversi chilometri con un passeggero. 1910. I primi scout caccia, bombardieri, aerei postali e passeggeri. 1920-1930-s. Mastering di volo di notte, il primo transcontinentale voli. 1940. L’aviazione è una forza militare e di trasporto seria. 1950. I motori a reazione danno un nuovo impulso allo sviluppo dell’aviazione – nuove velocità, gamme e altezze, ancora più passeggeri. 1960-70e. Il primo passeggero supersonico e widebody gli aerei, l’aviazione sono qualitativamente più accessibili. 1980-90e. Frenatura. Lo sviluppo sta diventando più costoso, le società di sviluppo si uniscono in giganti società. E gli aeroplani sono sempre più simili. 2000s. Il limite. Due giganti Boeing e Airbus rendono esteriormente identici automobili, aerei passeggeri supersonici generalmente si estinsero.
Se traduci questi risultati in numeri, ottieni questo immagine:
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Nello spazio, la situazione è esattamente la stessa:
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Per chiarezza, il grafico della curva a S può essere sovrapposto spese per raggiungere questo livello:
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E la tristezza del nostro “oggi” è quella nello spazio tecnologie esistenti, siamo vicini al livello di saturazione. tecnicamente può volare in una versione con equipaggio sulla luna e persino su Marte, ma in qualche modo mi dispiace per i soldi.
Bagagli KT – prendi un gravitsapu
Il prossimo aspetto triste che rallenta il cretino nello spazio non è ancora trovato qualcosa di molto prezioso, per il quale vale la pena spendere soldi esplorazione dello spazio oltre l’orbita terrestre. Si prega di notare che il L’orbita vicino alla Terra è ora una massa di satelliti commerciali – comunicazioni, TV e Internet, meteorologiche, cartografiche. E tu tutti hanno benefici tangibili espressi in denaro. E cosa i vantaggi di un programma di volo sulla luna con equipaggio? Ecco il funzionario Elenco dei risultati del programma lunare in USD per circa $ 170 miliardi (ai prezzi del 2005):
La luna non è l’oggetto principale, è un pianeta del gruppo terrestre, con il suo evoluzione e struttura interna simili alla Terra. La luna è antica e conserva la storia dei primi miliardi di anni di evoluzione dei pianeti terrestri. Le rocce lunari più giovani hanno circa la stessa età del antico terrestre. Tracce dei primi processi ed eventi che, forse influenzato la luna e la terra, può essere trovato solo ora sulla luna Luna e Terra sono geneticamente correlate e formate da varie proporzioni dell’insieme generale di materiali. La luna è senza vita e non contiene organismi viventi o materia organica locale provenienza. Le rocce lunari discendono dalle alte temperature processi senza la partecipazione di acqua. Sono divisi in tre tipi: basalti, anorthosites e breccias.
Molto tempo fa la luna si è sciolta a grande profondità e formò un oceano di magma. Le montagne lunari contengono i resti delle prime rocce bassa densità che galleggiava sulla superficie di questo oceano. L’oceano del magma era formato da una serie di colpi di enormi asteroidi, che formava pozze piene di colate laviche.
La luna è in qualche modo asimmetrica, probabilmente a causa dell’influenza della Terra. La superficie della luna è coperta da pezzi di roccia e polvere. Questo si chiama regolite lunare e contiene una storia di radiazione unica del sole, che è importante per comprendere i cambiamenti climatici sulla Terra.
Tutto questo è molto interessante (niente scherzi), ma tutta questa conoscenza hanno un difetto irreparabile – non possono essere spalmati sul pane, versare in un serbatoio di gas o costruire una casa da loro. Se nel vasto lo spazio sarebbe stato scoperto un certo “elerium”, “Tiberium” o un altro shishdostanium, che potrebbe essere utilizzato come:
Fonte di energia economica.
Un elemento integrante della produzione di qualcosa di prezioso e desiderato.
Cibo / medicina / vitamina di qualità fondamentalmente nuova.
Un oggetto di lusso o una fonte di piacere.
Se fosse cresciuto solo su Marte o nella fascia degli asteroidi (e non riprodotto sulla Terra) e potrebbe essere estratto solo dall’uomo (in modo che l’umanità astuta non invii più economico e robot senza pretese), quindi sarebbe proprio lo sviluppo con equipaggio lo spazio riceverebbe uno stimolo inestimabile. E in assenza di lui dentro scenario pessimistico negli anni 2020, l’umanità può perdere la presenza permanente anche nell’orbita terrestre sfondo di vasi politicamente maltrattati di cooperazione internazionale i contribuenti possono chiedere: “Perché abbiamo bisogno di una nuova stazione dopo ISS? ”
Maledizione della formula di Tsiolkovsky
Eccola, Nemesis of Cosmonautics:
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qui:
V è la velocità finale del razzo. I – impulso specifico del motore (quanti secondi può creare un motore per 1 chilogrammo di carburante spinta 1 Newton) M1 – la massa iniziale del razzo. M2 – massa finale missili.
V per il caso di serbatoi pieni è la riserva caratteristica velocità, cioè il margine di velocità che possiamo accelerare / decelerare se necessario. Si chiama anche per stock delta-V (delta significa cambiamento, ovvero questo è stock cambi di velocità).
Qual è il problema qui? Prendi una mappa delle variazioni di velocità richieste per il sistema solare:
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Immagina ora che vogliamo volare su Marte e ritorno. Lo è sarà:
9400 m / s – inizia dalla Terra. 3210 m / s – partenza dall’orbita terrestre. 1060 m / s – l’intercettazione di Marte. 0 m / s – accesso all’orbita bassa di Marte (bianco triangolo indica la possibilità di frenare sull’atmosfera). 0 m / s – atterraggio su Marte (frenare sull’atmosfera). 3800 m / s – inizia da Marte. 1440 m / s – accelerazione dall’orbita di Marte. 1060 m / s – intercettazione della Terra. 0 m / s – accesso all’orbita bassa della Terra (ritardo dell’atmosfera). 0 m / s – atterraggio sulla Terra (freniamo per l’atmosfera).
Il risultato è una bella figura 19970 m / s, che noi intorno a 20.000 m / s. Possa il nostro razzo essere perfetto, e il volume del carburante non influisce in alcun modo sulla sua massa (serbatoi, condutture non pesare nulla). Proviamo a calcolare la dipendenza della massa iniziale razzi dalla massa finale e impulso specifico. Trasformando la formula Tsiolkovsky, otteniamo:
M1 = eV / I * M2
Useremo il pacchetto matematico gratuito Scilab. la finale prendiamo la massa nell’intervallo di 10-1000 tonnellate, l’impulso specifico sar� variare da 2000 m / s (motori chimici su idrazina) a 200000 m / s (stima teorica dell’impulso massimo della propulsione elettrica per oggi). Devo dirlo subito per la massima massa e il minimo momento sarà molto importante (22 milioni di tonnellate), quindi la scala Il display sarà logaritmico.
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,2000: 5000: 200000); m1 = log (exp (20000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
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Questo bellissimo grafico, infatti, è una frase chimica visiva motori. Questa non è una novità – su motori chimici come questo la pratica dimostra perfettamente, normalmente si può correre piccoli sonde, ma anche sulla luna per volare con l’equipaggio già diversi difficile.
Facilitiamo le condizioni. Innanzitutto, supponiamo di iniziare gi� dall’orbita terrestre e invece di 20 km / s avremo bisogno di 10. In secondo luogo, tagliamo la coda di motori chimici inefficienti valore minimo I 4400 m / s (UI del motore a idrogeno Spazio Shuttle RS-25):
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000.4400: 5000: 200000); m1 = log (exp (10000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
Scala logaritmica:
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Scala lineare:
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Rinunciamo completamente ai motori chimici. Motore nucleare NERVA ha avuto un’interfaccia utente di 9000 secondi. restated:
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000.9000: 5000: 200000); m1 = exp (10000 * I. ^ – 1). * m2; surf (m2, I, m1)
Scala lineare:
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Perché sto ripetendo questi grafici monotoni? Il fatto è che mostra un’area piatta etichettata come “causa di ottimismo” che quando compaiono motori con una UI di oltre 50.000 m / s, entro Il sistema solare sarà in grado di volare più o meno tollerabilmente senza navi a partire da una massa di milioni di tonnellate. E l’ERD, che lo sono gi� Ora hanno UI 25000-30000 m / s (ad esempio, SPD 2300). Tuttavia, devi capire che la ragione dell’ottimismo è molto contenuta. In primo luogo, queste migliaia di tonnellate devono essere trasportate nell’orbita terrestre (e questo estremamente difficile). In secondo luogo, i motori di propulsione elettrici esistenti hanno poca spinta, e per accelerare con un’accelerazione adeguata, è necessario impostare reattori multi-megawatt.
Costruiamo un altro grafico interessante. Facci sapere il massimo peso – 1000 tonnellate. Costruiamo la dipendenza della massa iniziale da impulso specifico e velocità finale:
[V I] = meshgrid (10000: 2000: 100000.50000: 5000: 200000); m1 = exp (V. * (I. ^ – 1)) * 1000; surf (V, I, m1)
foto da fonti aperte
Questo grafico è interessante in quanto è, in un certo senso, uno sguardo il futuro più lontano dell’umanità. Se vogliamo un ambiente confortevole e volo veloce attraverso il sistema solare, dovrai andare un altro ordine superiore nello sviluppo di specifici motori a impulso con MD di diverse centinaia di migliaia di metri al secondo.
Nessun pesce qui
L’umanità si distingue per astuzia e ingegnosità. pertanto molte idee sono state inventate per facilitare l’accesso a spazio. Uno dei parametri più importanti che caratterizzano quella barriera, che vogliamo saltare è il prezzo di rimozione di un chilogrammo per orbita. Ora, secondo varie stime (questa colonna è stata rimossa da Wiki, qui, ad esempio, un’altra fonte) per vari veicoli di lancio, questo il prezzo è compreso tra $ 4000 e $ 13000 al chilogrammo per minimo Orbita terrestre. Cosa hanno cercato di inventare per renderlo più semplice è più facile ed economico uscire nell’orbita quasi terrestre?
Sistemi riutilizzabili. Storicamente, questa idea è già riuscita una volta fallire nel programma Space Shuttle. Ora Elon lo sta facendo Il muschio sta pianificando di piantare il primo passo. Vorrei augurarglielo ogni successo, ma in base al fallimento passato non lo penso sarà una svolta qualitativa. Nella migliore delle ipotesi, il costo cadr� qualche percento.
Single Stage to Orbit. Non al di là dell’ambito dei progetti, nonostante ripetuti tentativi. Avviamento aereo C’è un progetto di successo per piccolo carico utile ma non si ridimensiona in modo pesante carichi.
Lancio dello spazio senza razzi. Sono stati inventati molti progetti, ma hanno tutti un difetto fatale – richiedono astronomico investimenti che non possono essere eliminati senza il completo completamento progetto. Fino all’ascensore spaziale, alla fontana o al macchinista completamente costruito e funzionante, nessun profitto da esso.
Cosa calmerà il mio cuore
Come puoi rallegrare dopo questi pensieri tristi? in Ho due argomenti: uno astratto e fondamentale, un altro più specifico. Innanzitutto, i progressi in generale non sono uno Curva a S, e molti di loro, che costituisce un tale ottimista immagine:
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Nella storia dell’aviazione, si può distinguere, ad esempio:
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E, sicuramente, siamo a un punto simile nello sviluppo astronautica. Sì, ora c’è un po ‘di stagnazione e persino un rollback è possibile, ma l’umanità è nella testa del suo meglio i rappresentanti sfondano il muro della conoscenza e da qualche parte, non ancora visti, i germogli del nuovo futuro si fanno strada.
Il secondo argomento riguarda le notizie sviluppo di un reattore nucleare per i trasporti e l’energia mODULO:
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Le ultime notizie su questo progetto sono state in estate – assemblato la prima barra del carburante. Funziona, anche se senza pubblicità regolare, ovviamente sta succedendo, e si può sperare in una comparsa i prossimi anni di un apparato fondamentalmente nuovo – un rimorchiatore nucleare con ERE.
poscritto
Questi sono pensieri un po ‘trascurati, li chiameremo la prima iterazione. Voglio ricevere feedback – forse mi sono perso qualcosa o è sbagliato determinato il significato del fenomeno. Chissà, forse dopo l’elaborazione il feedback si rivelerà un concetto più snello o verrà fuori qualcosa di interessante?
Avor: lozga
Water Money Moon Mars Rocket Robots Evoluzione del sistema solare
