Niedawno ludzkość wkroczyła na próg trzeciego tysiąclecia. Co nas czeka w przyszłości? Z pewnością będzie wiele problemów wymagających wiążących rozwiązań. Według naukowców w 2050 r. Liczba mieszkańców Ziemi osiągnie 11 miliardów ludzi. Ponadto 94% wzrostu nastąpi w krajach rozwijających się, a tylko 6% w krajach uprzemysłowionych. Ponadto naukowcy nauczyli się spowalniać proces starzenia, co znacznie wydłuża życie.
Prowadzi to do nowego problemu - niedoborów żywności. W tej chwili głoduje około pół miliarda ludzi. Z tego powodu każdego roku umiera około 50 milionów osób. Aby wyżywić 11 miliardów, konieczne będzie 10-krotne zwiększenie produkcji żywności. Ponadto energia będzie potrzebna do zapewnienia życia wszystkim tym ludziom. A to prowadzi do wzrostu produkcji paliw i surowców. Czy planeta wytrzyma takie obciążenie?
Nie zapomnij o zanieczyszczeniu środowiska. Wraz ze wzrostem produkcji nie tylko wyczerpują się zasoby, ale zmienia się klimat planety. Maszyny, elektrownie, fabryki emitują do atmosfery tyle dwutlenku węgla, że efekt cieplarniany jest tuż za rogiem. Wraz ze wzrostem temperatury na Ziemi rozpocznie się topnienie lodowców i wzrost poziomu wody w oceanach. Wszystko to najbardziej negatywnie wpłynie na warunki życia ludzi. Może nawet doprowadzić do katastrofy.
Te problemy pomogą rozwiązać eksplorację kosmosu. Pomyśl sam. Tam będzie można przenosić rośliny, badać Marsa, Księżyc oraz wydobywać zasoby i energię. I wszystko będzie tak samo, jak w filmach i na stronach dzieł science fiction.
Energia z kosmosu
Teraz 90% całej energii ziemskiej uzyskuje się poprzez spalanie paliwa w domowych piecach, silnikach samochodowych i kotłach elektrowni. Co 20 lat zużycie energii podwaja się. Ile zasobów naturalnych wystarczy, aby zaspokoić nasze potrzeby?
Na przykład ten sam olej? Zdaniem naukowców skończy się za tyle lat, ile ma historia eksploracji kosmosu, czyli za 50. Węgiel wystarcza na 100 lat, a gaz na około 40 lat. Nawiasem mówiąc, energia atomowa jest także wyczerpywalnym źródłem.
Teoretycznie problem znalezienia alternatywnej energii został rozwiązany w latach 30. ubiegłego wieku, kiedy wynaleziono reakcję syntezy jądrowej. Niestety nadal jest niekontrolowana. Ale nawet jeśli nauczysz się go kontrolować i otrzymywać energię w nieograniczonych ilościach, doprowadzi to do przegrzania planety i nieodwracalnych zmian klimatu. Czy istnieje wyjście z tej sytuacji?
Przemysł 3D
Oczywiście jest to eksploracja kosmosu. Konieczne jest przejście od przemysłu „dwuwymiarowego” do „trójwymiarowego”. Oznacza to, że cała energochłonna produkcja musi zostać przeniesiona z powierzchni Ziemi w przestrzeń kosmiczną. Ale w tej chwili jest to ekonomicznie niekorzystne. Koszt takiej energii będzie 200 razy wyższy niż energia elektryczna odbierana przez ciepło na Ziemi. Ponadto ogromne zastrzyki gotówki będą wymagały budowy dużych stacji orbitalnych. Ogólnie rzecz biorąc, musisz poczekać, aż ludzkość przejdzie przez kolejne etapy eksploracji kosmosu, kiedy technologia zostanie ulepszona, a koszt materiałów budowlanych zmniejszy się.
Przez całą dobę słońce
W całej historii planety ludzie używali światła słonecznego. Jednak potrzeba jest nie tylko w ciągu dnia. W nocy zajmuje dużo więcej czasu: oświetlenie placów budowy, ulic, pól podczas prac rolniczych (siew, zbiory) itp. A na Dalekiej Północy Słońce nie pojawia się na horyzoncie przez sześć miesięcy. Czy można zwiększyć godziny dzienne? Jak realistyczne jest tworzenie sztucznego słońca? Dzisiejsze sukcesy w eksploracji kosmosu sprawiają, że to zadanie jest całkiem wykonalne. Wystarczy umieścić odpowiednie urządzenie na orbicie planety, aby odbijało światło na Ziemi. Jednocześnie jego intensywność można zmienić.
Kto wynalazł reflektor?
Można powiedzieć, że historia eksploracji kosmosu w Niemczech rozpoczęła się od pomysłu stworzenia reflektorów pozaziemskich, zaproponowanego przez niemieckiego inżyniera Hermanna Oberta w 1929 roku. Jego dalszy rozwój można przypisać pracom naukowca Erica Krafta z USA. Teraz Amerykanie są bliżej niż kiedykolwiek do tego projektu.
Strukturalnie odbłyśnik jest ramą, na której naciągnięta jest folia metalizowana polimerem, odbijająca promieniowanie słoneczne. Kierunek strumienia światła zostanie wykonany albo za pomocą poleceń z Ziemi, albo automatycznie, zgodnie z określonym programem.
Realizacja projektu
Stany Zjednoczone robią poważne postępy w eksploracji kosmosu i są bliskie realizacji tego projektu. Teraz amerykańscy eksperci badają możliwość umieszczenia odpowiednich satelitów na orbicie. Będą one zlokalizowane bezpośrednio nad Ameryką Północną. 16 zainstalowanych lusterek odblaskowych wydłuży godziny dzienne o 2 godziny. Dwa reflektory planują skierować się na Alaskę, która wydłuży tam godziny dzienne nawet o 3 godziny. Jeśli użyjesz satelitów odblaskowych, aby przedłużyć dzień w megamiastach, zapewni im to wysokiej jakości i bezcieniowe oświetlenie ulic, autostrad, placów budowy, co oczywiście jest korzystne ekonomicznie.
Odbłyśniki w Rosji
Na przykład, jeśli oświetlisz z kosmosu pięć miast, które są równej wielkości do Moskwy, ze względu na oszczędność energii, koszty zwrócą się za około 4-5 lat. Ponadto system reflektorów satelitarnych może przełączyć się na inną grupę miast bez żadnych dodatkowych kosztów. I w jaki sposób powietrze zostanie oczyszczone, jeśli energia nie pochodzi z najmniejszych elektrowni, ale z kosmosu! Jedyną przeszkodą w realizacji tego projektu w naszym kraju jest brak finansowania. Dlatego eksploracja kosmosu przez Rosję nie przebiega tak szybko, jak chcieliśmy.
Fabryki pozaziemskie
Minęło ponad 300 lat od odkrycia próżni E. Torricelli. Odgrywało to ogromną rolę w rozwoju technologii. Rzeczywiście bez zrozumienia fizyki próżni niemożliwe byłoby stworzenie elektroniki lub silników spalinowych. Ale wszystko to dotyczy przemysłu na Ziemi. Trudno sobie wyobrazić, jakie możliwości zapewni próżnia w takich kwestiach, jak eksploracja kosmosu. Dlaczego nie sprawić, by galaktyka służyła ludziom, budując tam fabryki? Będą w zupełnie innym środowisku, w próżni, niskich temperaturach, potężnych źródłach promieniowania słonecznego i zerowej grawitacji.
Teraz trudno jest zrozumieć wszystkie zalety tych czynników, ale można śmiało powiedzieć, że otwierają się fantastyczne perspektywy, a temat „Eksploracja kosmosu poprzez budowanie roślin pozaziemskich” staje się coraz bardziej aktualny. Jeśli skoncentrujesz promienie słoneczne za pomocą lustra parabolicznego, możesz spawać części wykonane ze stopów tytanu, stali nierdzewnej itp. Podczas topienia metali w warunkach naziemnych dostają się do nich zanieczyszczenia. Technologia coraz częściej potrzebuje ultraczystych materiałów. Jak je zdobyć? Możesz „zawiesić” metal w polu magnetycznym. Jeśli jego masa jest niewielka, pole to ją zachowa. W takim przypadku metal można stopić, przepuszczając przez niego prąd o wysokiej częstotliwości.
W zerowej grawitacji można stopić materiały o dowolnej masie i wielkości. Nie są potrzebne ani formy, ani tygle odlewnicze. Nie ma również potrzeby późniejszego szlifowania i polerowania. Materiały będą topione w piecach konwencjonalnych lub słonecznych. W warunkach próżni możliwe jest „zgrzewanie na zimno”: dobrze oczyszczone i dopasowane do siebie powierzchnie metalowe tworzą bardzo mocne połączenia.
W warunkach naziemnych nie będzie możliwe wytwarzanie dużych kryształów półprzewodników bez wad, które obniżą jakość mikroukładów i wykonanych z nich urządzeń. Dzięki zerowej grawitacji i próżni możliwe będzie uzyskanie kryształów o pożądanych właściwościach.
Próby realizacji pomysłów
Pierwsze kroki w realizacji tych pomysłów podjęto w latach 80., kiedy eksploracja kosmosu w ZSRR była w pełnym rozkwicie. W 1985 roku inżynierowie wystrzelili satelitę na orbitę. Dwa tygodnie później dostarczył próbki materiałów na Ziemię. Takie premiery stały się coroczną tradycją.
W tym samym roku organizacja pozarządowa Salyut opracowała projekt technologiczny. Zaplanowano budowę statku kosmicznego o wadze 20 ton i instalacji o wadze 100 ton. Aparat był wyposażony w kapsułki balistyczne, które miały dostarczać wytwarzane produkty na Ziemię. Projekt nigdy nie został wdrożony. Pytasz: dlaczego? Jest to standardowy problem eksploracji kosmosu - brak funduszy. Jest to ważne w naszych czasach.
Osiedla kosmiczne
Na początku XX wieku opublikowano fantastyczną powieść K. E. Ciołkowskiego „Beyond the Earth”. Opisał w nim pierwsze osady galaktyczne. W chwili, gdy istnieją już pewne osiągnięcia w eksploracji kosmosu, możesz podjąć się realizacji tego fantastycznego projektu.
W 1974 roku Gerard O'Neill, profesor fizyki na Princeton University, opracował i opublikował projekt kolonizacji galaktyki. Zasugerował umieszczenie osadników kosmicznych w punkcie libracji (miejscu, w którym siły grawitacji Słońca, Księżyca i Ziemi znoszą się wzajemnie). Takie wioski zawsze będą w jednym miejscu.
O'Neill uważa, że w 2074 r. Większość ludzi przeprowadzi się w kosmos i będzie miała nieograniczone zasoby żywności i energii. Ziemia stanie się ogromnym parkiem, wolnym od przemysłu, w którym można spędzić wakacje.
Colony Model O'Neill
Profesor sugeruje rozpoczęcie spokojnej eksploracji kosmosu od budowy modelu o promieniu 100 metrów. W takiej strukturze może pomieścić około 10 tysięcy osób. Głównym zadaniem tej osady jest zbudowanie kolejnego modelu, który powinien być 10 razy większy. Średnica następnej kolonii wzrasta do 6-7 kilometrów, a długość do 20.
Społeczność naukowa wokół projektu O'Neill jeszcze nie ustąpiła. W koloniach, które oferuje, gęstość zaludnienia jest prawie taka sama jak w ziemskich miastach. A to całkiem sporo! Zwłaszcza gdy weźmie się pod uwagę, że w weekendy nie można się wydostać z miasta. W bliskich parkach niewiele osób chce się zrelaksować. Trudno to porównać z warunkami życia na Ziemi. A jak w tych zamkniętych przestrzeniach będzie istniała zgodność psychologiczna i pragnienie zmiany miejsca? Czy ludzie będą chcieli tam mieszkać? Czy osiedla kosmiczne staną się miejscami rozprzestrzeniania globalnych katastrof i konfliktów? Wszystkie te pytania pozostają jak dotąd otwarte.
