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Tout au long du XXe siècle, les écrivains de science-fiction ont beaucoup écrit et talentueux sur exploration spatiale. Les héros de “Hiusa” ont donné la richesse à l’humanité Pirks, pilote de l’Uranium Golconda, a travaillé comme capitaine de l’espace les vraquiers, les chefs de porte-conteneurs ont traversé le système solaire et le vraquier l’emporte, et je ne parle pas de tout le mysticisme de voyager � mystérieux monolithes.
Cependant, le 21e siècle n’a pas répondu aux attentes. L’humanité se tient timidement debout couloir du Cosmos, non définitivement sélectionné au-delà du terrestre orbites. Pourquoi cela s’est-il passé et que faut-il espérer pour ceux qui voudraient lire les nouvelles sur l’augmentation du rendement des pommiers martiens?
Le violoniste n’est pas nécessaire
Le premier paradoxe que nous avons rencontré est que l’homme n’est pas le plus sujet approprié pour l’exploration spatiale. Écrivains de science-fiction qui a inventé les expéditions spatiales ne pouvait compter sur l’expérience historique des pionniers de la Terre – marins, explorateurs polaires, premiers aviateurs. En effet, que, apparemment, la conquête de Mars sera-t-elle différente de la conquête du pôle Sud?
Ici et là, impropres à la vie sans préparation préalable environnement, vous devez apporter des fournitures avec vous, à l’extérieur du navire ou à la maison vous ne pouvez pas sortir sans mettre un équipement spécial. Mais la science-fiction et les futurologues ne pouvaient pas prédire le développement de l’électronique et la robotique et les robots de recherche sont généralement décrits dans veine anecdotique:
“J’ai dû rompre avec la lettre pendant une demi-heure et écouter lamentations de mon voisin, le cybernétiste Shcherbakov. Vous avez probablement vous savez qu’au nord de la course aux fusées il y a un grand usine souterraine pour le traitement de l’uranium et des transuranures. Les gens travailler en six équipes. Robots – 24 heures sur 24; merveilleux machines, le dernier mot de la cybernétique pratique. Mais comme on dit Japonais, un singe tombe également d’un arbre. Maintenant viens à moi Shcherbakov, en colère comme l’enfer, et a déclaré que le gang de ces mécaniques idiots (ses propres mots) ce soir a tiré l’un des grands dépôts de minerai, le prenant, évidemment, comme exceptionnellement riche caution. Les programmes de robots étaient différents, donc le matin une partie de l’entrepôt était dans les entrepôts du lance-roquettes, une partie – à l’entrée de la gestion géologique, et une partie de celle-ci est généralement inconnue où. Recherches en cours. ”
Mais aucun des auteurs connus n’a deviné que le robot était en développement l’espace a de nombreux avantages sur l’homme:
Contrairement aux humains, un robot n’a besoin que de puissance et assurer l’équilibre thermique. Pas besoin de transporter des dizaines de tonnes serres, nourriture, eau, oxygène, vêtements et produits d’hygiène, médicaments et d’autres choses. Le robot peut être envoyé dans une seule direction, sans revenir. Le robot est capable de travailler pendant des années. Expérience des “Voyagers”, des rovers ou “Cassini” dit que maintenant il est plus correct de ne pas parler de années et décennies. Le robot est capable de travailler pendant des années dans des conditions qui sont mortels pour les humains. La sonde Galileo a reçu une dose de 25 fois dépassant mortel pour une personne et après cela, il a travaillé pour orbite 8 ans.
En conséquence, il s’est avéré que seuls les robots pesant plusieurs tonnes s’inscrivent dans les capacités techniques de l’humanité les envoyer sur d’autres planètes pour de l’argent raisonnable et a commencé la seule façon de satisfaire les scientifiques curiosité et obtenir de belles photos.
Nous vivons dans une courbe logistique
La deuxième erreur de la science-fiction était qu’ils avaient prédit développement linéaire ou même exponentiel de l’astronautique. Bien que toujours en 1838, un phénomène tel qu’une courbe logistique a été découvert. Quelle est cette terrible bête? Par exemple, prenez l’histoire de l’aviation:
Années 1900 Les premiers disques maladroits, les premiers disques plusieurs kilomètres avec un passager. Années 1910 Les premiers éclaireurs avions de chasse, bombardiers, postes et passagers. 1920-1930 Mastering en vol de nuit, le premier transcontinental les vols. Années 1940 L’aviation est une force militaire et de transport sérieuse. Années 50 Les moteurs à réaction donnent un nouvel élan au développement de l’aviation – nouvelles vitesses, plages et hauteurs, encore plus de passagers. 1960-70. Le premier passager supersonique et large les avions, l’aviation sont qualitativement plus accessibles. 1980-90. Le freinage. Le développement devient plus cher, les sociétés de développement sont regroupées en géant entreprise. Et les avions se ressemblent de plus en plus. Années 2000 La limite. Deux géants Boeing et Airbus se ressemblent extérieurement les voitures, les avions de passagers supersoniques s’éteignaient généralement.
Si vous traduisez ces réalisations en chiffres, vous obtenez ceci image:
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Dans l’espace, la situation est exactement la même:
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Pour plus de clarté, le graphique de la courbe en S peut être superposé dépenses pour atteindre ce niveau:
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Et la tristesse de notre «aujourd’hui» est que dans l’espace technologies existantes, nous sommes proches du niveau de saturation. Techniquement peut voler dans une version habitée vers la lune et même vers Mars, mais en quelque sorte désolé pour l’argent.
Bagages KT – obtenez un gravitsapu
Le prochain aspect triste qui ralentit la secousse dans l’espace n’est pas encore trouvé quelque chose de très précieux, pour lequel cela vaut la peine de dépenser de l’exploration spatiale au-delà de l’orbite terrestre. Veuillez noter que le L’orbite proche de la Terre est maintenant une masse de satellites commerciaux – communications, télévision et Internet, météorologie, cartographie. Et toi tous ont des avantages tangibles exprimés en argent. Et quoi les avantages d’un programme de vol lunaire habité? Voici l’officiel Liste des résultats du programme lunaire en $ US pour environ 170 $ milliards (aux prix de 2005):
La lune n’est pas l’objet principal, c’est une planète du groupe terrestre, avec son évolution et structure interne similaires à la Terre. La lune est ancienne et préserve l’histoire des premiers milliards d’années d’évolution des planètes terrestres. Les plus jeunes roches lunaires ont à peu près le même âge que les antique terrestre. Traces des premiers processus et événements qui, peut-être influencé la lune et la terre, ne peut être trouvée maintenant sur la lune. La Lune et la Terre sont génétiquement liées et formées de diverses proportions de l’ensemble général des matériaux. La lune est sans vie et non contient des organismes vivants ou de la matière organique locale origine. Les roches lunaires descendent de la température élevée processus sans la participation de l’eau. Ils sont divisés en trois types: basaltes, anorthosites et brèches.
Il y a très longtemps, la lune a fondu à une grande profondeur et formé un océan de magma. Les montagnes lunaires contiennent les restes des premières roches faible densité qui flottait à la surface de cet océan. L’océan de magma a été formé par une série de coups d’énormes astéroïdes, qui formait des bassins remplis de coulées de lave.
La lune est quelque peu asymétrique, peut-être en raison de l’influence de la Terre. La surface de la lune est recouverte de morceaux de roche et de poussière. C’est ce qu’on appelle régolithe lunaire et contient une histoire de rayonnement unique du Soleil, ce qui est important pour comprendre le changement climatique sur Terre.
Tout cela est très intéressant (pas de blagues), mais toutes ces connaissances ils ont un défaut irréparable – ils ne peuvent pas être étalés sur du pain, verser dans un réservoir d’essence ou construire une maison à partir d’eux. Si dans le vaste l’espace aurait été découvert un certain “elerium”, “Tiberium” ou un autre shishdostanium, qui pourrait être utilisé comme:
Source d’énergie rentable.
Un élément intégral de la production de quelque chose de précieux et nécessaire.
Nourriture / médecine / vitamine d’une qualité fondamentalement nouvelle.
Un article de luxe ou une source de plaisir.
S’il a également grandi uniquement sur Mars ou dans la ceinture d’astéroïdes (et pas reproduit sur Terre) et ne pouvait être exploité que par l’homme (pour que l’humanité rusée n’envoie pas moins cher et robots sans prétention), alors ce serait un développement habité avec précision l’espace recevrait un stimulus inestimable. Et en son absence scénario pessimiste dans les années 2020, l’humanité peut perdre une présence permanente même en orbite terrestre – sur fond de pots de coopération internationale battus politiquement les contribuables peuvent demander: “Pourquoi avons-nous besoin d’une nouvelle station après ISS? ”
Malédiction de la formule de Tsiolkovsky
Le voici, Némésis de la cosmonautique:
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Ici:
V est la vitesse finale de la fusée. I – impulsion spécifique du moteur (combien de secondes un moteur pour 1 kilogramme de carburant peut créer poussée 1 Newton) M1 – la masse initiale de la fusée. M2 – masse finale fusées.
V pour le cas des réservoirs pleins est la réserve caractéristique la vitesse, c’est-à-dire la marge de vitesse que nous pouvons accélérer / décélérer si nécessaire. Il est aussi appelé par stock delta-V (delta signifie changement, c’est-à-dire qu’il s’agit de stock changements de vitesse).
Quel est le problème ici? Prenez une carte des changements de vitesse requis pour le système solaire:
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Imaginez maintenant que nous voulons voler vers Mars et revenir. C’est sera:
9400 m / s – départ de la Terre. 3210 m / s – départ de l’orbite terrestre. 1060 m / s – l’interception de Mars. 0 m / s – accès à l’orbite basse de Mars (blanc triangle signifie la possibilité de freiner sur l’atmosphère). 0 m / s – atterrissage sur Mars (frein sur l’atmosphère). 3800 m / s – départ de Mars. 1440 m / s – accélération depuis l’orbite de Mars. 1060 m / s – interception de la Terre. 0 m / s – accès à l’orbite basse de la Terre (ralentissement de l’atmosphère). 0 m / s – atterrissage sur Terre (on freine sur l’atmosphère).
Le résultat est une belle figure 19970 m / s, que nous rond à 20 000 m / s. Que notre fusée soit parfaite et le volume de carburant n’affecte en rien sa masse (réservoirs, canalisations ne pèse rien). Essayons de calculer la dépendance de la masse initiale fusées de la masse finale et impulsion spécifique. Transformer la formule Tsiolkovsky, nous obtenons:
M1 = eV / I * M2
Nous utiliserons le package mathématique gratuit Scilab. Ultimate nous prenons la masse dans la gamme de 10-1000 tonnes, l’impulsion spécifique sera varient de 2000 m / s (moteurs chimiques à hydrazine) à 200 000 m / s (estimation théorique de l’impulsion maximale de propulsion électrique pour aujourd’hui). Je dois dire tout de suite que pour une masse maximale et un élan minimum sera très important (22 millions de tonnes), donc l’échelle L’affichage sera logarithmique.
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,2000: 5000: 200000); m1 = log (exp (20000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
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Ce beau graphique, en fait, est une phrase chimique visuelle moteurs. Ce n’est pas une nouvelle – sur des moteurs chimiques comme celui-ci la pratique montre parfaitement, vous pouvez normalement exécuter de petites sondes, mais même à la lune pour voler avec l’équipage déjà plusieurs difficile.
Assouplissons les conditions. Tout d’abord, disons que nous commençons déj� de l’orbite terrestre, et au lieu de 20 km / s nous en aurons besoin de 10. Deuxièmement, nous avons coupé la queue des moteurs chimiques inefficaces par valeur minimale I 4400 m / s (UI du moteur à hydrogène Espace Navette RS-25):
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,4400: 5000: 200000); m1 = log (exp (10000 * I. ^ – 1). * m2); surf (m2, I, m1)
Échelle logarithmique:
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Échelle linéaire:
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Nous abandonnons complètement les moteurs chimiques. Moteur nucléaire NERVA avait une interface utilisateur de 9000 secondes. Recomptage:
[m2 I] = meshgrid (10: 50: 1000,9000: 5000: 200000); m1 = exp (10000 * I. ^ – 1). * m2; surf (m2, I, m1)
Échelle linéaire:
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Pourquoi je répète ces graphiques monotones? Le fait est que une zone plate étiquetée «cause d’optimisme» montre que lorsque des moteurs avec une interface utilisateur de plus de 50 000 m / s apparaissent, Le système solaire pourra voler de façon plus ou moins tolérable sans navires de masse de millions de tonnes. Et l’ERD, qui sont déj� Maintenant, ils ont une interface utilisateur 25000-30000 m / s (par exemple, SPD 2300). Cependant, vous devez comprendre que la raison de l’optimisme est très limitée. Premièrement, ces milliers de tonnes doivent être livrées à l’orbite terrestre (et cela extrêmement difficile). Deuxièmement, les moteurs de propulsion électrique existants ont peu de poussée, et pour accélérer avec une accélération appropriée, vous devez régler réacteurs de plusieurs mégawatts.
Construisons un autre graphique intéressant. Faites-nous savoir l’ultime poids – 1000 tonnes. Nous construisons la dépendance de la masse initiale sur impulsion spécifique et vitesse finale:
[V I] = meshgrid (10000: 2000: 100000,50000: 5000: 200000); m1 = exp (V. * (I. ^ – 1)) * 1000; surf (V, I, m1)
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Ce graphique est intéressant en ce sens qu’il s’agit en quelque sorte l’avenir plus éloigné de l’humanité. Si nous voulons une chambre confortable et vol rapide à travers le système solaire, vous devrez aller un autre ordre supérieur dans le développement d’impulsions spécifiques – besoin de moteurs avec des MD de plusieurs centaines de milliers de mètres par seconde.
Pas de poisson ici
L’humanité se distingue par sa ruse et son ingéniosité. Par conséquent de nombreuses idées ont été inventées afin de faciliter l’accès aux l’espace. L’un des paramètres les plus importants caractérisant cette barrière, que nous voulons sauter est le prix de l’élimination d’un kilogramme par orbite. Maintenant, selon diverses estimations (cette colonne a été supprimée du Wiki, ici, par exemple, une autre source) pour divers lanceurs, ce le prix est dans la gamme de 4000 $ – 13000 $ par kilogramme pour faible Orbite terrestre. Ce qu’ils ont essayé de proposer pour le rendre plus facile est-il plus facile et moins cher de sortir en orbite au moins proche de la Terre?
Systèmes réutilisables. Historiquement, cette idée a déjà réussi une fois échouer dans le programme de la navette spatiale. Maintenant Elon fait ça Musk prévoit de planter la première étape. J’aimerais lui souhaiter chaque succès, mais sur la base de l’échec passé, je ne pense pas que ce sera une percée qualitative. Au mieux, le coût retombera sur quelques pour cent.
Étape unique en orbite. Pas au-delà de la portée des projets, malgré tentatives répétées. Démarrage par air. Il y a un projet réussi pour petite charge utile mais ne pas évoluer sous des charges lourdes marchandises.
Lancement de l’espace sans fusée. De nombreux projets ont été inventés, mais ils ont tous un défaut fatal – ils ont besoin d’astronomie investissements qui ne peuvent pas être battus sans achèvement complet projet. Jusqu’à ce que l’ascenseur spatial, la fontaine ou le conducteur de masse entièrement construit et en cours d’exécution, aucun profit.
Qu’est-ce qui va calmer mon cœur
Comment pouvez-vous remonter le moral après ces tristes pensées? À J’ai deux arguments – un abstrait et fondamental, un autre plus spécifique. Premièrement, le progrès en général n’est pas un Courbe en S, et beaucoup d’entre eux, qui forme un tel optimiste image:
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Dans l’histoire de l’aviation, on peut distinguer, par exemple:
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Et, bien sûr, nous sommes à un stade similaire de développement l’astronautique. Oui, maintenant il y a une certaine stagnation, et même un retour en arrière est possible, mais l’humanité est dans la tête de ses meilleurs les représentants franchissent le mur de la connaissance, et quelque part, pas encore vu, les pousses du nouvel avenir font leur chemin.
Le deuxième argument concerne les nouvelles concernant développement d’un réacteur nucléaire de transport et d’énergie module:
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Les dernières nouvelles sur ce projet datent de l’été – assemblé le premier crayon de combustible. Oeuvres, bien que sans publicité régulière, se passe évidemment, et on peut espérer l’apparition dans les prochaines années d’un appareil fondamentalement nouveau – un remorqueur nucléaire avec ERD
Postscript
Ce sont des pensées quelque peu négligées, nous les appellerons la première itération. Je veux recevoir des commentaires – j’ai peut-être manqué quelque chose ou c’est mal déterminé l’importance du phénomène. Qui sait, peut-être après le traitement les commentaires se révéleront un concept plus mince ou trouveront quelque chose d’intéressant?
Avor: lozga
Eau Argent Lune Mars Rocket Robots Evolution du système solaire
