Äskettäin ihmiskunta on saavuttanut kolmannen vuosituhannen kynnyksen. Mikä odottaa meitä tulevaisuudessa? Varmasti on monia ongelmia, jotka vaativat sitovia ratkaisuja. Tutkijoiden mukaan vuonna 2050 maapallon asukkaiden lukumäärä saavuttaa 11 miljardia ihmistä. Lisäksi 94% kasvusta tapahtuu kehitysmaissa ja vain 6% teollisuusmaissa. Lisäksi tutkijat ovat oppineet hidastamaan ikääntymisprosessia, mikä pidentää merkittävästi elinajanodotetta.
Tämä johtaa uuteen ongelmaan - ruokapulaan. Tällä hetkellä noin puoli miljardia ihmistä nälkää. Tästä syystä noin 50 miljoonaa kuolee vuosittain. 11 miljardin ruokintaa varten on tarpeen lisätä elintarvikkeiden tuotantoa 10 kertaa. Lisäksi tarvitaan energiaa kaikkien näiden ihmisten elämän turvaamiseksi. Ja tämä johtaa polttoaineen ja raaka-aineiden tuotannon lisääntymiseen. Kestääkö planeetta sellaista kuormaa?
No, älä unohda ympäristön pilaantumista. Tuotantomäärien kasvaessa resursseja ei käytetä vain loppuun, vaan myös planeetan ilmasto muuttuu. Koneet, voimalaitokset, tehtaat päästävät ilmakehään niin paljon hiilidioksidia, että kasvihuoneilmiö on aivan nurkan takana. Lämpötilan noustessa maan päällä alkaa jäätiköiden sulaminen ja valtamerten vedenpinnan nousu. Kaikki tämä vaikuttaa negatiivisimmin ihmisten elinoloihin. Se voi johtaa jopa katastrofiin.
Nämä ongelmat auttavat ratkaisemaan avaruustutkimuksen. Ajattele itse. Siellä on mahdollista siirtää kasveja, tutkia Marsia, Kuua ja poimia resursseja ja energiaa. Ja kaikki tulee olemaan sama kuin elokuvissa ja scifi-teosten sivuilla.
Energiaa avaruudesta
Nyt 90% kaikesta maallisesta energiasta saadaan polttamalla polttoainetta kodin uuneissa, autojen moottoreissa ja voimalaitosten kattiloissa. 20 vuoden välein energiankulutus kaksinkertaistuu. Kuinka paljon luonnonvaroja riittää tarpeidemme tyydyttämiseen?
Esimerkiksi sama öljy? Tutkijoiden mukaan se loppuu niin monta vuotta kuin avaruustutkimuksen historia on, eli 50. Hiili riittää 100 vuodeksi ja kaasu noin 40. Muuten, atomienergia on myös tyhjentävä lähde.
Teoreettisesti vaihtoehtoisen energian löytämisongelma ratkaistiin jo viime vuosisadan 30-luvulla, kun he keksivät fuusioreaktion. Valitettavasti hän on edelleen hallitsematon. Mutta vaikka opit hallitsemaan sitä ja vastaanottamaan energiaa rajoittamattomina määrinä, tämä johtaa planeetan ylikuumenemiseen ja peruuttamattomaan ilmastomuutokseen. Onko olemassa tapa päästä pois tästä tilanteesta?
3D-teollisuus
Tietenkin, tämä on avaruustutkimusta. On tarpeen siirtyä "kaksiulotteisesta" teollisuudesta "kolmiulotteiseen". Toisin sanoen kaikki energiaintensiivinen tuotanto on siirrettävä maan pinnalta avaruuteen. Mutta tällä hetkellä tämän tekeminen on taloudellisesti epäedullista. Tällaisen energian hinta on 200 kertaa korkeampi kuin maan lämmön vastaanottama sähkö. Lisäksi valtavat rahasummat vaativat suurten kiertorata-asemien rakentamisen. Yleensä sinun on odotettava, kunnes ihmiskunta käy läpi avaruustutkimuksen seuraavat vaiheet, kun tekniikkaa parannetaan ja rakennusmateriaalien kustannukset alenevat.
Ympäri vuorokauden aurinko
Koko planeetan historian ajan ihmiset ovat käyttäneet auringonvaloa. Sen tarve ei ole kuitenkaan vain päivällä. Yöllä vie paljon kauemmin: rakennuskohteiden, katujen, peltojen valaistamiseen maatalouden (kylvö, sadonkorjuu) aikana jne. Ja Kaukana Pohjoisessa aurinko ei näy horisontissa kuuden kuukauden ajan. Onko mahdollista lisätä kesäaikaa? Kuinka realistinen on keinotekoisen auringon luominen? Tämän päivän menestykset avaruustutkimuksessa tekevät tämän tehtävän varsin toteuttamiskelpoiseksi. Riittää, kun asetat sopivan laitteen planeetan kiertoradalle heijastamaan valoa maapallolla. Samanaikaisesti sen voimakkuutta voidaan muuttaa.
Kuka keksi heijastimen?
Voimme sanoa, että avaruustutkimuksen historia Saksassa sai alkunsa ideasta maapallon ulkopuolisten heijastimien luomiseen, jonka Saksalainen insinööri Hermann Obert ehdotti vuonna 1929. Sen jatkokehitys voidaan jäljittää yhdysvaltalaisen tutkijan Eric Kraftin teoksiin. Nyt amerikkalaiset ovat lähempänä kuin koskaan tätä hanketta.
Rakenteellisesti heijastin on kehys, johon venytetään polymeerimetallikalvo, joka heijastaa auringon säteilyä. Valonvuon suunta suoritetaan joko maapallon komennoilla tai automaattisesti ennalta määrätyn ohjelman mukaisesti.
Hankkeen toteutus
Yhdysvallat on edistynyt vakavasti avaruuden etsinnässä ja on lähes saavuttanut tämän hankkeen. Nyt amerikkalaiset asiantuntijat tutkivat mahdollisuutta sijoittaa vastaavat satelliitit kiertoradalle. Ne sijaitsevat suoraan Pohjois-Amerikan yli. 16 asennettua heijastinpeiliä pidentää päivänvaloa 2 tunnilla. Kaksi heijastinta suunnittelee suuntautuvansa Alaskaan, mikä lisää päivänvalotuntia jopa 3 tunnilla. Jos käytät heijastussatelliitteja pidentääksesi päivää megakaupungeissa, tämä antaa heille korkealaatuisen ja varjojen vaimentavan kaduilla, valtateillä, rakennustyömailla, mikä on tietysti taloudellisesti edullista.
Heijastimet Venäjällä
Esimerkiksi, jos valaistaan viittä kaupunkia avaruudesta, jotka ovat yhtä suuria kuin Moskova, energiansäästöjen vuoksi, kustannukset maksavat takaisin noin 4-5 vuodessa. Lisäksi satelliittiheijastinjärjestelmä voi siirtyä toiseen kaupunkiryhmään ilman lisäkustannuksia. Ja miten ilma puhdistetaan, jos energia ei tule pienimmistä voimalaitoksista, vaan ulkoavaruudesta! Ainoa este hankkeen toteuttamiselle maassamme on rahoituksen puute. Siksi Venäjän avaruustutkimus ei suju niin nopeasti kuin halusimme.
Maan ulkopuoliset tehtaat
Yli 300 vuotta on kulunut E. Torricellin tyhjiön löytämisestä. Tällä oli valtava rooli tekniikan kehityksessä. Itse asiassa ilman tyhjiön fysiikan ymmärtämistä olisi mahdotonta luoda joko elektroniikkaa tai polttomoottoreita. Mutta kaikki tämä koskee teollisuutta maan päällä. On vaikea kuvitella, mitä mahdollisuuksia tyhjiö tarjoaa sellaisessa asiassa kuin avaruustutkimus. Miksi et saisi galaksia palvelemaan ihmisiä rakentamalla siellä tehtaita? Ne ovat täysin erilaisessa ympäristössä tyhjiössä, alhaisissa lämpötiloissa, voimakkaissa auringon säteilylähteissä ja nollapainolla.
Nyt on vaikeaa ymmärtää näiden tekijöiden kaikkia etuja, mutta on turvallista sanoa, että upea näkymä on avautumassa ja aiheesta ”Avaruuden etsintä rakentamalla maapallon ulkopuolisia kasveja” on tulossa merkityksellisempi kuin koskaan. Jos keskität auringonsäteet parabolisella peilillä, voit hitsata titaaniseoksista, ruostumattomasta teräksestä jne. Valmistettuja osia. Sulattaessa metalleja maanpäällisissä olosuhteissa epäpuhtauksia pääsee niihin. Ja tekniikka tarvitsee yhä enemmän ultrapuhtaita materiaaleja. Kuinka saada ne? Voit "ripustaa" metallin magneettikenttään. Jos sen massa on pieni, tämä kenttä pitää sen. Tässä tapauksessa metalli voidaan sulattaa johtamalla korkeataajuusvirta sen läpi.
Nollapainoisessa tilassa on mahdollista sulattaa minkä tahansa massan ja koon materiaaleja. Muotteja tai valuupokkaita ei tarvita. Seuraavaa hiontaa ja kiillotusta ei myöskään tarvitse. Ja materiaalit sulataan joko tavanomaisissa tai aurinkouuneissa. Tyhjiöolosuhteissa on mahdollista suorittaa ”kylmähitsaus”: hyvin puhdistetut ja toisiinsa kiinnitetyt metallipinnat muodostavat erittäin vahvat liitokset.
Maanpäällisissä olosuhteissa ei ole mahdollista tehdä suuria puolijohdekiteitä ilman vikoja, jotka heikentävät mikropiirien ja niistä valmistettujen laitteiden laatua. Nollapainovoiman ja tyhjiön ansiosta on mahdollista saada kiteitä, joilla on halutut ominaisuudet.
Yritetään toteuttaa ideoita
Ensimmäiset askeleet näiden ideoiden toteuttamiseksi tehtiin 80-luvulla, kun avaruustutkimus Neuvostoliitossa oli täydessä vauhdissa. Vuonna 1985 insinöörit lähettivät satelliitin kiertoradalle. Kaksi viikkoa myöhemmin hän toimitti näytteitä materiaaleista Maahan. Tällaisista lanseerauksista on tullut vuosittainen perinne.
Samana vuonna Salyut-järjestö kehitti teknologiaprojektin. Suunniteltiin rakentaa 20 tonnin painoinen avaruusalus ja 100 tonnin painoinen tehdas. Laite oli varustettu ballistisilla kapseleilla, joiden piti toimittaa valmistetut tuotteet Maahan. Hanketta ei koskaan toteutettu. Kysyt: miksi? Tämä on tavallinen avaruustutkimusongelma - rahoituksen puute. Se on ajankohtaista.
Avaruusasutukset
1900-luvun alussa julkaistiin K. E. Tsiolkovskyn fantastinen romaani "Beyond the Earth". Siinä hän kuvasi ensimmäisiä galaktisia siirtokuntia. Tällä hetkellä, kun avaruustutkimuksessa on jo tiettyjä saavutuksia, voit ryhtyä tämän fantastisen projektin toteuttamiseen.
Vuonna 1974 Princetonin yliopiston fysiikan professori Gerard O'Neill kehitti ja julkaisi projektin galaksin kolonisoimiseksi. Hän ehdotti avaruusasutusten sijoittamista libration-pisteeseen (paikkaan, jossa Auringon, Kuun ja Maan painovoimat poistavat toisiaan). Tällaiset kylät ovat aina yhdessä paikassa.
O'Neill uskoo, että vuonna 2074 suurin osa ihmisistä siirtyy avaruuteen ja että heillä on rajattomat ruoka- ja energiavarat. Maa-alueesta tulee valtava puisto, josta puuttuu teollisuus ja jossa voit viettää lomaa.
Pesäkemalli O'Neill
Professori ehdottaa avaruustutkimuksen rauhanomaisen aloittamisen perustamista 100 metrin säteen mallin rakentamisella. Tällaisessa rakenteessa mahtuu noin 10 tuhatta ihmistä. Tämän ratkaisun päätehtävänä on rakentaa seuraava malli, jonka tulisi olla 10 kertaa suurempi. Seuraavan siirtokunnan halkaisija nousee 6-7 kilometriin ja pituus 20: een.
O'Neill-projektin ympärillä oleva tiedeyhteisö ei ole vielä laantunut. Hänen tarjoamissaan siirtokunnissa väestötiheys on suunnilleen sama kuin maallisissa kaupungeissa. Ja tämä on melko paljon! Varsinkin kun ajatellaan, että viikonloppuisin et pääse pois kaupungista. Läheisissä puistoissa harvat ihmiset haluavat rentoutua. Sitä ei voi tuskin verrata maan olosuhteisiin. Ja miten näissä suljetuissa tiloissa tapahtuu psykologista yhteensopivuutta ja halua muuttaa paikkaa? Haluatko ihmiset asumaan siellä? Tulevatko avaruusasutuksista maailmanlaajuisten katastrofien ja konfliktien leviämispaikat? Kaikki nämä kysymykset ovat avoinna toistaiseksi.
