Какие космические исследования помогают решать земные проблемы. Космонавтика ее настоящее и будущее

Мощные силы сговорились против вас - в частности, гравитация. Если объект над поверхностью Земли хочет летать свободно, он должен буквально выстрелить вверх со скоростью, превышающей 25 000 миль в час. Это влечет большие денежные затраты.

Например, чтобы запустить марсоход “Любопытство” на Марс, потребовалось почти $200 миллионов. А если говорить о миссии с членами экипажа, то сумма значительно увеличится.

Сэкономить деньги поможет многоразовое использование летающих кораблей. Ракеты например, разрабатывались для многоразового использования. и как нам известно, уже есть попытки удачного приземления.

2. Полет

Лететь сквозь космос легко. Это – вакуум, в конце концов; ничто не замедляет вас. Но при старте ракеты возникают сложности. Чем больше масса объекта, тем больше силы нужно, чтобы переместить его, и ракеты имеют огромную массу. Химическое ракетное топливо отлично подходит для первоначального ускорения, но драгоценный керосин сгорает за считанные минуты. Импульсное ускорение позволит долететь до Юпитера за 5-7 лет. Это чертовски много фильмов в полете. Нам нужен радикальный новый метод для развития скорости полета.

Поздравлем! Вы успешно запустили ракету на орбиту. Но прежде чем вы вырветесь в космос, откуда не возьмись появится обломок старого спутника и врежется в ваш топливный бак. Все, ракеты больше нет.

Это проблема космического мусора, и это очень реально. “Американская Сеть Наблюдения” за космическим пространством обнаружила 17,000 объектов - каждый, размером с мяч - мчащийся вокруг Земли на скоростях больше чем 17,500 миль в час; и еще почти 500,000 обломков размером менее 10 см. Адаптеры запуска, крышки для объективов, даже пятно краски могут пробить воронку в критических системах.

Щиты Уиппла - слои металла и кевлара - могут защитить от крохотных частей, но ничто не может спасти вас от целого спутника. Их насчитывается около 4000 на орбите Земли, большинство погибших в воздухе. Управление полетом помогает избежать опасных путей, но не идеально.

Вытолкнуть их из орбиты не реалистично - это займет целую миссию, чтобы избавиться лишь от одного мертвого спутника. Так что теперь все спутники будут падать с орбиты самостоятельно. Они будут выбрасывать за борт дополнительное топливо, а затем использовать ракетные ускорители или солнечный парус, чтобы направиться вниз к Земле и сгореть в атмосфере.

4. Навигация

“Сеть Открытого космоса”, антенны в Калифорнии, Австралии, и Испании, являются единственным навигационным инструментом для космоса. Все, что запускается в космос – от спутников студенческих проектов до зонда “Новые горизонты”, блуждающего через Пояс Копейра, зависит от них.

Но с большим количеством миссий, сеть становится переполненной. Коммутатор часто занят. Так что в ближайшем будущем, НАСА работает над тем, чтобы облегчить нагрузку. Атомные часы на самих кораблях сократят время передачи в половину, позволяя вычислять расстояния с единственной передачей информации из космоса. И увеличение пропускной способности лазеров будет обрабатывать большие пакеты данных, таких как фотографии или видео-сообщения.

Но чем дальше ракеты отдаляются от Земли, тем менее надежным становится этот метод. Конечно, радиоволны путешествуют со скоростью света, но передачи в глубокий космос по-прежнему занимают несколько часов. И звезды могут указать вам направление, но они слишком далеко, чтобы указать вам, где вы находитесь.

Эксперт по навигации открытого космоса Джозеф Гинн хочет проектировать автономную систему для будущих миссий, которая собрала бы изображения целей и соседних объектов и использовала бы их относительное местоположение, чтобы разбить на треугольники координат космического корабля, не требующее никакого наземного управления.

Это будет как GPS на Земле. Вы ставите GPS приемник на свое авто и проблема решена.

5. Радиация

Вне безопасного кокона атмосферы Земли и магнитного поля, вас ждет космическая радиация, и это смертельно. Кроме рака, это может также вызвать катаракту и возможно болезнь Альцгеймера.

Когда субатомные частицы стучат в атомы алюминия, из которого сделан корпус космического корабля, их ядра взрываются, испуская еще больше сверхбыстрых частиц, называемых вторичной радиацией.

Решение проблемы? Одно слово: пластик. Он легкий и крепкий, и он полон водородных атомов, маленькие ядра которых не производят много вторичной радиации. НАСА тестирует пластик, который сможет смягчить радиацию в космических кораблях или космических скафандрах.

Или как насчет этого слова: магниты. Ученые на космическом радиационном проекте “Щит Сверхпроводимости” работают над диборидом магния – сверхпроводник, который отклонил бы заряженные частицы далеко от судна.

6. Еда и вода

В августе прошлого года астронавты на ISS съели несколько листьев салата, который они вырастили в космосе, впервые. Но крупномасштабное озеленение в нулевой гравитации – это сложно. Вода плавает вокруг в пузырях вместо того, чтобы сочиться через почву, поэтому, инженеры изобрели керамические трубы, чтобы направлять воду вниз к корням растений.

Некоторые овощи уже довольно космически-эффективны, но ученые работают над генетически модифицированной карликовой сливой, высотой меньше метра. Белки, жиры и углеводы могут восполнятся за счет более разнообразного урожая - как картофель и арахис.

Но все это будет зря, если вы исчерпаете всю воду. (На ISS системе переработки мочи и воды необходим периодический ремонт, и межпланетные экипажи не смогут рассчитывать на доукомплектование новых частей.) ГМО здесь тоже могут помочь. Майкл Флинн, инженер научно-исследовательского центра НАСА, работает над водным фильтром, сделанным из генетически модифицированных бактерий. Он сравнил это с тем, как тонкий кишечник перерабатывает то, что вы пьете. В основном вы – система рециркуляции воды, со сроком полезного использования 75 или 80 лет.

7. Мышцы и кости

Невесомость разрушает тело: определенные иммунные клетки не в состоянии выполнять свою работу, а эритроциты взрываются. Это способствует появлению камней в почках и делает ваше сердце ленивым.

Астронавты на ISS тренируются, чтобы бороться с атрофией мышц и потерей костной массы, но они все еще теряют массу кости в космосе, и те циклы вращения невесомости не помогают другим проблемам. Искусственная гравитация исправила бы все это.

В своей лаборатории в массачусетском технологическом институте, бывший астронавт Лоуренс Янг проводит испытания на центрифуге: испытуемые лежат на боку на платформе и вращают ногами педали на стационарном колесе, а вся конструкция постепенно раскручивается вокруг своей оси. Результирующая сила воздействует на ноги космонавтов, отдалённо напоминая гравитационное воздействие.

Тренажёр Янга слишком ограничен, его можно использовать использовать больше часа или два в день, для постоянной гравитации, целый космический корабль должен будет стать центрифугой.

8. Психическое здоровье

Когда у человека случается инсульт или сердечный приступ, врачи иногда понижают температуру пациента, замедляя их метаболизм, чтобы уменьшить повреждение от отсутствия кислорода. Это – уловка, которая могла бы работать и для астронавтов. Межпланетное путешествие в течение года (как минимум) , проживание в тесном космическом корабле с плохой едой и нулевой частной жизнью - рецепт для космического безумия.

Вот почему Джон Брэдфорд говорит, что мы должны спать во время космического путешествия. Президент проектной фирмы SpaceWorks и соавтор отчета для НАСА на длинных миссиях, Брэдфорд считает, что криогенная заморозка экипажа сократит расходы еды, воды, и сохранит команду от психического расстройства.

9. Посадка

Планета, привет! Вы были в космосе в течение многих месяцев или даже несколько лет. Далекий мир наконец виднеется через ваш иллюминатор. Все, что вы должны сделать – приземлиться. Но вы кренитесь через лишенное трения пространство со скоростью 200,000 миль в час. О, да, и еще есть гравитация планеты.

Проблема приземления все еще одна из самых актуальных, которую предстоит решить инженерам. Вспомните неудачную на Марс.

10. Ресурсы

Когда космические корабли отправятся в долгое путешествие, они возьмут с собой запасы с Земли. Но вы не можете взять с собой все. Семена, кислородные генераторы, возможно несколько машин для строительства инфраструктуры. Но поселенцы должны будут сделать все остальное сами.

К счастью космос не совсем бесплоден. “У каждой планеты есть все химические элементы, хотя концентрации отличаются”, говорит Иэн Кроуфорд, планетарный ученый из Биркбека, Лондонского университета. У луны есть много алюминия. У Марса есть кварц и окись железа. Соседние астероиды – большой источник углеродных и платиновых руд - и воды, как только первопроходцы выяснят, как взорвать материю в космосе. Если взрыватели и бурильщики слишком тяжелы, чтоб взять их на корабль, они должны будут извлечь ископаемые другими методами: таяние, магниты или переваривающие металл микробы. И НАСА изучает процесс 3D печати, чтобы напечатать целые здания - и не будет никакой потребности импортировать специальное оборудование.

11. Исследование

Собаки помогли людям колонизировать Землю, но они не выжили бы на . Чтобы распространиться в новом мире, нам будет нужен новый лучший друг: робот.

Колонизация планеты требует много трудной работы, и роботы могут весь день рыть, не имея необходимость есть или дышать. Текущие прототипы - большие и громоздкие, они с трудом передвигаются по земле. Таким образом, роботы должны быть не похожи на нас, это может быть лёгкий управляемый бот с клешнями в форме экскаваторного ковша, разработанный НАСА, чтобы вырыть лед на Марсе.

Однако, если работа требует ловкости и точности, то тут не обойтись без человеческих пальцев. Сегодняшний космический скафандр разработан для невесомости, а не для пеших прогулок по экзопланете. У прототипа НАСА Z-2 есть гибкие суставы и шлем, который дает четкое представление о любой тонкой фиксации потребностей проводки.

12. Космос огромен

Самой быстрой вещью, которую когда-либо строили люди, является зонд по имени Гелиос 2. Он уже не функционирует, но если бы в космосе был звук, то вы услышали бы его крик, поскольку он до сих пор вращается вокруг солнца на скоростях больше чем 157,000 миль в час. Это почти в 100 раз быстрее, чем пуля, но даже в при такой скорости потребовалось бы приблизительно 19,000 лет, чтобы достигнуть ближайшую к нам звезду – Альфа Центавра. Во время такого длительного полета сменилось бы тысячи поколений. И вряд ли кто-то мечтает умереть от старости в космическом корабле.

Чтобы победить время нам нужна энергия – очень много энергии. Возможно вы могли бы добыть на Юпитере достаточное количества гелия 3 для термоядерного синтеза (после того, как изобретем термоядерные двигатели, конечно же). Теоретически, околосветовых скоростей можно добиться с помощью энергии аннигиляции материи и антивещества, но заниматься подобным на Земле – опасно.

“Вы никогда не хотели бы делать это на Земле”, говорит Ле Джонсон, техник НАСА, который работает над сумасшедшими идеями звездолета. “Если вы сделаете это в открытом космосе, и что-то пойдет не так, вы не разрушаете континент”. Слишком сильно? Как насчет солнечной энергии? Все, что вам потребуется – это парус, размером с Техас.

Намного более изящное решение взломать исходный код вселенной - с помощью физики. Теоретический двигатель Мигеля Алькубьерре сжал бы пространство-время перед вашим кораблем и расширил бы позади него, так вы могли бы перемещаться скоростью, превышающую скорость света.

Человечеству будут нужны еще несколько Эйнштейнов, работающих в местах как Большой Адронный Коллайдер, чтобы распутать все теоретические узлы. Вполне возможно, что мы сделаем некоторое открытие, которое изменит все, но этот прорыв вряд ли спасет сложившуюся ситуацию. Если вы хотите больше открытий, вы должны вкладывать в них большие деньги.

13. Есть только одна Земля

Пара десятилетий назад, научно-фантастический автор Ким Стэнли Робинсон изобразил схематически будущую утопию на Марсе, построенном учеными из перенаселенной, перенапрягшей Земли. Его “Марсианская трилогия” сделала мощный толчок для колонизации . Но, на самом деле, кроме науки, почему мы стремимся в космос?

Потребность исследовать заложена в наши гены, это единственный аргумент - первопроходческий дух и желание узнать свое предназначение. “Несколько лет назад мечты о покорении космоса занимали наше воображение, - вспоминает сотрудник NASA, астроном Хайди Хаммел. - Мы говорили на языке отважных покорителей космоса, но всё изменилось после того, как станция «Новые горизонты» в июле 2015 года. Перед нами открылось всё многообразие миров Солнечной системы».

А что же с судьбой и предназначением человечества? Историки знают лучше. Расширение Запада было захватом земли, и великие исследователи были главным образом в нем ради ресурсов или сокровищ. Человеческая охота к перемене мест выражается только в обслуживании политического или экономического желания.

Конечно, нависшее разрушение Земли может быть стимулом. Исчерпайте ресурсы планеты, измените климат, и космос станет единственной надеждой на выживание.

Но это опасный ход мыслей. Это создает моральную опасность. Люди думают, что если мы , то можем начать с чистого листа где-нибудь на Марсе. Это неправильное суждение.

Насколько нам известно, Земля – единственное пригодное для жилья место в известной нам Вселенной. И если мы собираемся покинуть эту планету, то это должно быть нашим желанием, а не следствием безвыходного положения.

Изучение и освоение космического пространства необходимо не только для раскрытия связей, которые существуют между космическими процессами и различными явлениями, происходящими на поверхности нашей планеты.

Именно в космосе человек может получить ответ на многие волнующие вопросы, которые трудно разрешить, оставаясь в земных рамках. Задач и проблем подобного рода множество.

Немало трудов и даже человеческих жизней было положено на то, чтобы выяснить, обосновать и утвердить представления о шарообразной форме Земли и ее суточном вращении вокруг своей оси. Задачи эти и в самом деле были далеко не простыми.

Радиус нашей планеты столь велик, что кривизна земной поверхности практически неощутима. Тем более, что человек может охватить взглядом лишь сравнительно небольшой район, а возможности передвижения у наших предков были весьма ограничены. Еще сложнее обнаружить вращение планеты. Согласно так называемому «принципу относительности Галилея» не существует таких опытов, с помощью которых наблюдатель мог бы обнаружить равномерное и прямолинейное движение системы, внутри которой он находится. Отсюда следует, что человек не может ощущать скорости движения, он ощущает только ее изменения, т. е. ускорения. Между тем движение точек земной поверхности, которое они совершают, участвуя в суточном вращении, практически весьма мало отличается от равномерного и прямолинейного. Центробежное ускорение в этом движении невелико и непосредственно неощутимо.

Разумеется, земные наблюдения, — такие, как исчезновение корабля за линией горизонта или возможность осуществления кругосветных путешествий, наводили на мысль о шарообразности Земли. Однако окончательное решение этого вопроса стало возможно только тогда, когда научные наблюдения вышли за земные рамки — в космос.

Как известно, наш естественный спутник Луна светит отраженным светом Солнца. Но иногда в своем движении вокруг Земли Луна попадает в ту тень, которую Земля отбрасывает в мировое пространство. Происходит лунное затмение. При этом на поверхности Луны, как па огромном экране, можно увидеть очертания земной тени. Было замечено, что по всех случаях эта тень имеет форму круга. По только шар в любом положении всегда отбрасывает круглую тень. Так наблюдение явления, происходящего за пределами Земли, в космическом пространстве, помогло разрешению вопроса о форме нашей планеты.

А если бы человек имел возможность подняться над поверхностью Земли, в космос, на большую высоту, то он сразу увидел бы шарообразность планеты, как увидели ее наши космонавты, а затем и все мы на телевизионных экранах «глазами» телекамер, установленных на советском космическом корабле «Восход 2» вовремя первой космической «прогулки» А. Леонова.

Что касается вращения Земли, то для того, чтобы его обнаружить, были придуманы специальные эксперименты, например, маятник Фуко. Однако наилучшее решение задачи дают наблюдения за движением тел, выведенных человеком в космос, па околоземные орбиты— искусственных спутников Земли. Если бы наша планета не вращалась вокруг своей оси, то спутник, движущийся по полярной орбите, при каждом обороте проходил бы вдоль одних и тех же меридианов. Однако и действительности наблюдается смещение трассы спутников к западу. Это — прямое следствие вращения Земли.

Решение земных задач, о которых идет речь, «через» космос отнюдь не является простой случайностью. Чтобы изучить те или иные природные закономерности, необходимо охватить нашими исследованиями все более и более широкие области, в которых эти закономерности себя проявляют. Отсюда непосредственно вытекает необходимость изучения не только земных, но и космических процессов.

И поэтому не случайно, что астрономическими наблюдениями человек занимался с глубокой древности. Уже тогда люди понимали, что решение таких задач, как определение местоположения наблюдателя на поверхности Земли, измерение времени, нахождение правильного курса корабля в открытом море, может быть получено наиболее просто при помощи космических наблюдении.

По мере развития науки увеличивалось число различных земных проблем, на которые можно было получить ответ только у космоса. А сами эти проблемы становились все более и более глубокими. В качестве примера можно привести такую актуальную научную задачу, как изучение внутреннего строения и геологической истории Земли. При исследовании этого вопроса ученые сталкиваются с немалыми трудностями. Они связаны, с одной стороны, с весьма большой длительностью эволюции нашей планеты, с другой, — с тем обстоятельством, что в распоряжении науки имеются далеко неполные данные, относящиеся к различным геологическим эпохам. Все эти трудности могут быть, однако, успешно преодолены путем сравнительного изучения Земли и других подобных ей небесных тел — членов солнечной системы. Эти небесные тела имеют единую природу с нашей планетой, связаны с ней общностью происхождения.

Остановимся хотя бы на такой проблеме, как исследование природы земного магнетизма. Как известно, ученые давно бьются над решением этой удивительной загадки.

Создано немало различных теорий, но какая из них ближе всего к истине — все еще не ясно. Некоторые исследователи полагают, что магнитные свойства Земли связаны с ее вращением вокруг оси, другие считают, что источником земного магнетизма служит внутреннее ядро нашей планеты. Как проверить, кто из них прав? Вот тут-то на помощь и должна прийти Луна. У нее заведомо нет внутреннего ядра, так как они бывают лишь у достаточно массивных небесных тел; и вращается Луна гораздо медленнее, чем Земля. Если, несмотря на это, у Луны все же были бы обнаружены магнитные свойства, то для природы земного магнетизма пришлось бы искать другие объяснения.

Еще в 1959 г. во время полета к Луне советской космической станции «Луна 2» магнитометр, установленный на ее борту, магнитного поля у Луны не обнаружил, хотя чувствительность прибора была весьма велика. Если бы даже магии гное поле Луны было в тысячи раз слабее земного, оно было бы зарегистрировано; поэтому объяснение земного магнетизма электрическими токами во внутреннем ядре Земли приобретает немалую убедительность.

Кстати сказать, магнитное поле не было зарегистрировано американской станцией «Маринер 4» и у планеты Марс, масса которой тоже меньше массы Земли.

В свое время Д. И. Менделеев высказал смелую и многообещающую гипотезу о глубинном и, следовательно, неорганическом происхождении части нефтяных запасов, гипотезу, в наши дни получающую все больше и больше подтверждений. Во всяком случае, газ и нефть обнаруживаются на таких глубинах и в таких слоях, где отсутствуют вещества животного или растительного происхождения.

Между тем специалисты считают, что все разведанные нефтяные запасы будут полностью исчерпаны уже через несколько десятков лет. Но если в принципе возможно образование «неорганической» нефти, то не исключено, что нефтяные ресурсы нашей планеты вовсе не ограничиваются теми ее запасами, которые расположены в непосредственной близости от поверхности Земли. В недрах планеты могут быть заключены огромные количества неорганической нефти.

Для практического решения этой проблемы необходимо осуществить бурение на глубину в десятки, a может быть, и в сотни километров, что также относится еще к области проектов. Между тем астрономические наблюдения показывают, что на Луне имеются выходы горючих газов, в частности, углерода, присутствие которого характерно для районов нефтяных месторождений. Это обстоятельство наводит на предположение, что на Луне, быть может, имеется нефть. Но маловероятно, чтобы лунная нефть могла иметь органическое происхождение. Поэтому если на нашем естественном спутнике удастся обнаружить нефтяные запасы, это будет означать, что в недрах Земли должны существовать колоссальные запасы неорганической нефти.

Как известно, сейчас среди ученых всего мира общим признанием пользуется теория «холодного» происхождения Земли и других планет. Согласно этой теории наша планетная система образовалась из холодного газопылевого облака, окружавшего Солнце миллиарды лет назад. Сначала частицы пыли и газа образовали ряд сгущений на разных расстояниях от Солнца, а затем из этих сгущений, постепенно увеличивающихся в размерах, сформировались планеты. Таким образом, на ранних стадиях своего существования Земля, по-видимому, была совершенно лишена атмосферы. Ее воздушная и водная оболочки образовались несколько позже за счет выделения газов сквозь «поры» земной коры, которое продолжается и в наши дни.

Сторонники «поровой» теории утверждают, что нефть возникла на самой заре существования нашей планеты в ее недрах, где и находится до сих пор. Используемые же человеком месторождения составляют лишь совершенно ничтожную долю общих запасов нефти, которых должно хватить на многие тысячелетия. Выяснить обоснованность подобных предсказаний поможет изучение Луны.

Не только «нефтяная», но и такие проблемы, как распределение других полезных ископаемых, вулканизм, прогнозирование землетрясений, природа источник ков внутренней энергии Земли и т. д., могут быть решены благодаря изучению планет солнечной системы и их спутников.

И вообще сравнение земных явлений с материалами космических исследований может значительно расширить наши знания и представления о различных формах движения материи, о самых разнообразных природных процессах. Например, современная биология достигла такой ступени развития, когда открывается реальная возможность достичь качественного прогресса в развитии этой науки на основе достижений смежных наук — физики, математики, астрономии, химии, кибернетики.

Одним из важнейших путей решения этой задачи является изучение форм жизни в космосе. Почему же для исследования биологических процессов недостаточно изучения земных организмов, мир которых так разнообразен? И чего именно можно ожидать от знакомства с внеземными формами жизни?

Дело в том, что строение и структуры живых организмов находятся в тесном соответствии с внешними условиями. Живые организмы как бы отражают условия среды. Поэтому можно надеяться, что па тех планетах, где физические условия существенно отличаются от земных, мы обнаружим живые организмы, совершенно не похожие на земные. Их изучение и сравнение с известными человеку формами позволит глубже проникнуть в закономерности биологических явлений.

С другой стороны, изучение внеземных живых организмов может оказаться также чрезвычайно полезным для развития бионики. Эта наука ставит своей целью техническое воплощение различных биологических механизмов, выработанных живой природой в процессе приспособления к внешним условиям и борьбы за существование. Расширение диапазона изучения живых форм за счет организмов, обитающих на иных планетах, без сомнения, внесет в бионику новые плодотворные идеи.

Выход в космос не только позволяет нам глубже понять происходящее на Земле, но и в ряде случаев дает возможность открыть такие процессы, проявления которых мы в земных условиях вообще не замечаем. В то же время в космосе они протекают в форме, доступной современным средствам наблюдения. Характерным примером подобного рода может служить история открытия атомной энергии. В свое время при изучении звезд астрономы обнаружили, что эти небесные Чела являются мощными источниками теплового излучения. Стало очевидно, что мы столкнулись с принципиально новым видом энергии, поскольку ни один из источников, известных до этого, не мог бы обеспечить такого колоссального энергетического выхода, какой наблюдается у Солнца и звезд.

Открытие этого факта явилось могучим стимулом для проведения соответствующих исследований нашего дневного светила и других звезд. Развернулись интенсивные работы в области изучения строения вещества. Все это вместе взятое и привело в конечном итоге к овладению энергией атомного ядра.

Можно ожидать, что по мере дальнейшего проникновения человека в тайны Вселенной познание космических закономерностей все чаще и чаще будет служить земным наукам, служить отправной точкой исследований, способных дать практический выход.

Космос, Вселенную с полным правом можно назвать гигантской, бесконечно разнообразной природной лабораторией «строения и движения материи». Здесь мы встречаем такие состояния вещества, такие формы движения, которые пока не можем ни воспроизвести, ни исследовать в земных лабораториях. Огромные давления, колоссальные температуры, процессы, сопровождающиеся выделением гигантских количеств энергии, абсолютный вакуум, мощные магнитные поля, элементарные частицы, обладающие сверхвысокими энергиями — вот далеко не полный перечень условий и явлений, с которыми можно встретиться в пространстве Вселенной.

В качестве одной из перспективных проблем, которые могут быть решены в лаборатории Вселенной, можно указать чрезвычайно интересную проблему формирования космических тел из дозвездной материи — проблему, которая на наших глазах превращается в одну из самых актуальных задач современной астрономии. Значение ее огромно. Оно состоит не только в том, что решив эту проблему, мы будем знать, как и при каких обстоятельствах формируются те или иные небесные тела. Дело прежде всего в том, что мы можем открыть новые, неизвестные еще на Земле состояния вещества, новые процессы превращения материи, ее переходы из одного качественного состояния в другое. А это может указать человеку реальный путь к овладению новыми силами природы и новыми источниками энергии. Все это вместе взятое говорит в том, что изучение космоса, неотъемлемой частью которого является наша планета Земля — необходимая и притом важнейшая ступень в познании окружающего нас мира.

Как-то мы уже свыклись с тем, что, куда бы ни ступала нога чело­ века, вместе с благами цивилизации туда приходят и её недостатки. Ещё Тур Хейердал во время своего первого путешествия на плоту «Кон Тики» (а это были 50-е годы прошлого столетия) встречал на просторах Великого океана островки мусора антропогенного происхождения. А проще говоря, всяческого хлама, который выбрасывали за борт морские путешественники. Когда-то мы гово­рили о бескрайних просторах Вселенной, о безбрежном океане космоса.

Шли годы. Количество созданных человеком космических аппаратов на околоземных орбитах постоянно увеличивалось. Ни у кого уже не вызы­вало сомнения, что искусственные спутники Земли выгодно использовать для средств связи, навигации, наблю­дения земной поверхности, для реше­ния других задач, в том числе военных.

Cоветский Союз и США усердно и успешно начали осваивать космиче­скую целину, а вслед за ними туда устремились и другие страны. Искус­ тем, что, куда бы ни ступала нога чело­века, вместе с благами цивилизации туда приходят и её недостатки. Ещё Тур Хейердал во время своего первого путешествия на плоту «Кон Тики» (а это были 50-е годы прошлого столетия) встречал на просторах Великого океана островки мусора антропогенного происхождения.

А проще говоря, всяческого хлама, кото­рый выбрасывали за борт морские путешественники. Когда-то мы гово­рили о бескрайних просторах Вселен­ной, о безбрежном океане космоса. Шли годы. Количество созданных человеком космических аппаратов на околоземных орбитах постоянно увеличивалось. Ни у кого уже не вызы­вало сомнения, что искусственные спутники Земли выгодно использовать для средств связи, навигации, наблю­дения земной поверхности, для реше­ния других задач, в том числе военных.

Советский Союз и США усердно и успешно начали осваивать космиче­скую целину, а вслед за ними тудаустремились и другие страны. Искус­ственные спутники, исчерпав свой ресурс, продолжают кружить по около­земным орбитам. Не подчиняясь ника­ким командам, т.е. став практически неуправляемыми объектами, они усложняют жизнь другим, активно работающим космическим аппаратам.

И с каждым годом эта проблема только усугубляется. Космос сейчас перегружен различными объектами, он засорён, - говорит­ главный баллистик Центра управления полётами член-корреспондент Рос­сийской академии наук Николай Иванов- Космический мусор - это серьёзная проблема современной космонавтики. Занесённых в каталог неуправляемых объектов размером более 20 санти­метров сейчас на околоземных орби­тах около 12 тысяч.

Более мелких частиц (фрагментов, обломков) раз­мером до одного сантиметра - ещё примерно 100 тысяч. А ещё более мелких - вообще десятки миллионов. Если взять какую-то фитюльку массой несколько десятков граммов, то на такой скорости она обладает энергией, как гружёный КамАЗ, который несётся со скоростью больше 100 километров в час.

Дорожно-транспортные проис­шествия (ДТП) стали у нас на Земле обыденным явлением. Наверняка каждый видел покорёженные автомо­били, не говоря уже о более серьёзных последствиях. Но мы же осваиваем космос и, как следствие, несём туда и наши земные проблемы. Уже не одно­ кратно космические аппараты сталки­вались с обломками космического мусора.

Но вот 10 февраля 2009 года произошло настоящее ДТП на около­земной орбите. На высоте около 800 километров столкнулись два спутника: американский массой более 600 килограммов, входивший в орбиталь­ную группировку системы глобальной мобильной связи «Иридиум», и российский 900-килограммовый «Космос-2251».

После их столкнове­ния средства контроля за околозем­ным космическим пространством зарегистрировали появление в космо­се 500-600 фрагментов размером более 5 сантиметров. А ведь в околоземном пространстве летает Международная космическая станция, на борту которой постоянноность экипажа - это главная задача любого пилотируемого полёта. Ежемесячно наши баллистики получа­ют несколько предупреждений об опасных сближениях с МКС космиче­ского мусора.

На первый взгляд может показаться странным, что там, где речь идёт о космических скоростях, специалисты не торопятся с принятием решений. Слишком большой может оказаться

цена ошибки. Поэтому всё тщательно анализируют, взвешивают, проверяют возможные последствия, и только тогда на борт закладываются необхо­димые команды. Казалось бы, самый

простой выход - включить двигатели и перевести станцию на другую орбиту. Такие манёвры давно отработаны, и их техническая реализация не представ­ляет каких-то дополнительных трудно­стей. Но и здесь торопиться не следует. Прежде чем дать команду на проведе­ние манёвра, надо внимательно посмотреть, а не будет ли на той новой орбите ещё более худшей ситуации с каким-то другим объектом.

Эти прави­ла неукоснительно соблюдаются в любом случае. С конца мая на МКС работает экипаж уже не из трёх, а из шести человек. Это российские космонавты Геннадий Падалка (командир экипажа) и Роман Романенко, американцы Майкл Барратт и Тимоти Копра, Майкл Барратт и Тимоти Копра, канадец Роберт Тирск и астронавт Европейско­го космического агентства бельгиец Франк Де Винн.

Пятеро членов экипа­жа прибыли на станцию на российских кораблях «Союз ТМА-14» и «Союз ТМА-15». А Тимати Копра прилетел на шаттле «Индевор» и сменил работав­шего на станции японского астронавта Коити Вакату. И, кстати, об этом шаттле. Его запуск обещали ещё 13 июня. Но потом всё сдвигали и сдвигали, да так, что, стар­товав 16 июля, он «наехал» на полёт нашего грузового корабля «Прогресс М-67».

Наш грузовик стартовал по графику - 24 июля, и его стыковка с МКС планировалась 27 июля. Но прибыть на станцию в намеченный срок он не мог, поскольку там в это время ещё был пристыкован «Инде­вор». А в данной ситуации на другие

стыковки налагался запрет. Вот такая получилась «пробка» на космической орбите. И пришлось нашему грузовику летать лишних двое суток в ожидании разрешения на парковку у причала МКС. Но если на Земле в «пробке» можно просто посто­ять, то в космосе потребовалось решать дополнительные задачи. По баллистическим условиям последний корректирующий импульс грузовик должен был выдать ещё до расстыковки шаттла со станцией, рассказывает руководитель полёта российского сегмента МКС Владимир Соловьёв.

То есть надо было заранее учесть те возмущения орбиты станции, которые возникнут при расстыковке шаттла. С этой задачей наши специалисты справились успешно. Но главная проблема сейчас, считает руководи­тель полёта, это неопределённость со сроками стартов шаттлов.

«Индевор» стартовал лишь с шестой попытки. И каждый раз приходилось перекраи­вать программу работы экипажа, менять согласованные ранее планы. Так, например, запланированную на 20 июля перестыковку корабля «Союз ТМА-14» перенесли на 3 июля. А иначе, если бы ждали «у моря погоды», не смогли бы вовремя освободить причал для стыковки «Прогресса М-67».

И тогда бы ломался график полётов наших кораблей. Ведь с помощью этого грузовика, его двига­телей будет строиться рабочая орбита станции для прихода следующей длительной экспедиции, для обеспе­чения возвращения экипажа корабля «Союз ТМА-14» в заданный район. Как известно, эксплуатация шаттлов должна прекратиться в сентябре следующего года. А для выполнения принятых на себя обязательств перед партнёрами американцам надо совершить ещё семь полётов к МКС. Смогут ли они это сделать за остав­шееся время?

Намечавшийся на 8 августа полёт очередного шаттла сначала «уехал» на 18-е число, теперь уже речь идёт о последних числах месяца. В начале сентября, японцы готовятся запустить к МКС свой первый грузовой корабль.

А 30 сентября - дата старта корабля «Союз ТМА-16». Как видно, график полётов довольно плотный. А чем грозит плотное движение автотранспорта по земным дорогам? Не полу­чится ли это равносильным тому, что если бы мы захотели поток машин с Ярославского шоссе беспрепят­ственно пропустить через улицу Пионерскую?..
В.Лындин

Неправильно было бы думать, что простое вливание денег в развитие медицины, в создание новых высокоурожайных ГМ-растений и быстрорастущих ГМ-животных приведёт к значительно прогрессу в этих отраслях. И неправильно было бы думать, что прекращение финансирование космической отрасли не приведёт к негативным последствиям в будущем.

Проблему голода нужно решать по многим направлениям, но прежде всего нужны изменения законов. Например, развитые страны скупают дешёвые земли в развивающихся странах Африки, тем самым притесняя местное население. Нужно препятствовать вывозу продовольствия из бедных стран. И, например, нужно как-то бороться с мифами о вреде ГМО, не допускать появления законов, ограничивающих применение генетических технологий. (Кстати говоря, генетические технологии и с болезнями помогают.)

Что касается медицины, то развитие большинства необходимых технологий оплачивается из кошелька самих же больных: на здоровье же обычно тратятся в первую очередь. А если лечить всех бесплатно, то тех денег, которые сейчас идут на космос (не такие уж они «колоссальные») даже близко не хватит.

Развитие технологий, связанных с космосом, необходимо по многим причинам. Например, нужно как-то решать проблему с увеличением количества космического мусора, а на сегодняшнем этапе это практически нерешаемая задача. Нужно иметь хорошую систему предупреждения астероидных угроз. Нужно заниматься поиском пригодных для колонизации планет, так как в течение ближайшего миллиарда лет из-за эволюции нашей звезды зона Златовласки будет смещена и жизнь на Земле погибнет, или учиться управлять климатом и отводить лишнюю солнечную энергию. И ещё необходимо заниматься добычей ресурсов в космосе. Кроме того, многие технологии и новые знания, полученные в соприкосновении с этим бескрайним пустым пространством, могут помочь в создании новых технологий и знаний в других отраслях, в том числе в жизненно важных.

Космос может не только принести пользу науке, но и культуре, способствуя мечтательности людей и помогая забыть о исконной земной розни.

В 1970 году монахиня из Замбии, сестра Мария Юкунда написала письмо Эрнсту Штулингеру, который в то время занимал пост заместителя директора по научной части в Центре космических полетов NASA, в ответ на его текущие исследования пилотируемых миссий на Марс. В частности, она спросила как он мог предложить тратить миллиарды долларов на такой проект в то время, когда на Земле голодает так много детей.

Штулингер вскоре послал следующее письмо с объяснениями Сестре Юкунде, вместе с копией культовой фотографии «Восход Земли», сделанной в 1968 году астронавтом Уильямом Андерсом с Луны. Его вдумчивый ответ впоследствии был опубликован NASA под названием «Зачем исследовать космос?»

Уважаемая Сестра Мария Юкунда,

Ваше письмо было среди многих, приходящих мне каждый день, но оно тронуло меня гораздо глубже других, так как оно пришло от человека глубокомыслящего и сострадающего. Я постараюсь ответить на ваш вопрос настолько хорошо, насколько я смогу.

Однако, сначала, я бы хотел выразить мое глубочайшее восхищение Вами и теми многими отважными сестрами, за то, что Вы посвящаете ваши жизни благороднейшей цели: помощи тем, кто нуждается.

В своем письме Вы спросили как я могу предлагать расходовать миллиарды долларов на путешествие на Марс, в то время, когда многие дети на Земле умирают от голода. Я знаю, что вы не ожидаете такого ответа, как «О, я и не знал, что есть дети, умирающие от голода, но теперь я буду воздерживаться от любых космических исследований пока человечество не решит эту проблему!» На самом деле, я знал о голодающих детях задолго до того, как я узнал, что путешествие на планету Марс технически возможно. Тем не менее, я считаю, как и многие мои друзья, что путешествие на Луну и, в конечном итоге, на Марсе и другие планеты, это рискованное начинание, которое мы должны предпринять, и я даже считаю, что этот проект, в конечном счете, будет способствовать решению более серьезных проблем, с которыми мы сталкиваемся здесь, на Земле, чем многие другие потенциальные проекты помощи, которые обсуждались и обсуждаются год за годом, и которые очень медленно приносят осязаемые результаты.

Прежде чем попытаться более подробно описать как наша космическая программа вносит свой вклад в решение наших земных проблем, я хотел бы кратко рассказать предположительно подлинную историю, которая может помочь поддержать мой аргумент. Около 400 лет назад в небольшом городке в Германии жил граф. Он был одним из великодушных графов и отдавал большую часть своего дохода беднякам своего города. Это высоко ценилось, потому что бедность в средневековье процветала, и частые эпидемии чумы периодически опустошали страну. Однажды граф встретил странного человека. У него в доме была мастерская и маленькая лаборатория, и он неустанно трудился в дневное время, чтобы позволить себе несколько часов работы в лаборатории каждый вечер. Он шлифовал небольшие линзы из кусочков стекла, устанавливал линзы в трубы и использовал эти устройства, чтобы смотреть на очень маленькие объекты. Граф был особенно очарован крошечными существами, которых можно было наблюдать с сильным увеличением, и которых он никогда не видел. Он предложил этому человеку переехать со своей лабораторией в замок и отныне посвятить все свое время развитию и совершенствованию его оптических устройств.

Однако, горожане рассердились, когда поняли, что, по их мнению, граф бесцельно тратит свои деньги. «Мы страдаем от этой чумы», говорили они, «в то время, как он платит этому человек за бесполезное хобби!» Но граф твердо стоял на своем. «Я даю вам столько, сколько я могу себе позволить», сказал он, «но я также буду поддерживать этого человека и его работу, потому что я знаю, что когда-нибудь из этого что-то выйдет!»

Действительно, кое-что очень хорошее вышло из этой работы, а также из аналогичных работ, проделанных другими учеными в других местах: микроскоп. Известно, что микроскоп, более чем любое другое изобретение способствовал прогрессу медицины, и что ликвидация чумы и других инфекционных заболеваний в большинстве регионов мира в значительной степени является результатом исследований, которые стали возможны благодаря микроскопу.

 Граф, отдавая некоторое количество своих денег на исследования и открытия, сделал гораздо больше для облегчения человеческих страданий, чем он мог бы, потратив все на охваченное чумой общество.

Ситуация, с которой мы сталкиваемся сегодня, во многом схожа. Президент Соединенных Штатов тратит около 200 миллиардов долларов в его годовой бюджет. Эти деньги идут на здравоохранение, образование, социальное обеспечение, реконструкции городов, дорог, транспорта, иностранную помощь, оборону, науку, сельское хозяйство и многие установки внутри и за пределами страны. Около 1,6 процента этого национального бюджета было выделено на исследования космоса в этом году. Космическая программа включает в себя Проект Аполлон и многие другие более мелкие проекты в области космической физики, космической астрономии, космической биологии, планетарные проекты, проекты ресурсов Земли и космической техники. Чтобы сделать эти расходы на космическую программу возможными, средний американский налогоплательщик с годовым доходом в 10000 долларов платит около 30 долларов налога в счет космоса. Остальная часть его дохода, 9970 долларов, остается на его нужды, отдых, сбережения, налоги и все остальные расходы.

Вы, вероятно, спросите теперь: «Почему бы Вам не взять 5 или 3, или 1 доллар из 30 космических долларов, что платит средний американский налогоплательщик и отправить эти доллары на нужды голодных детей?» Чтобы ответить на этот вопрос, я должен кратко объяснить как работает экономика этой страны. Ситуация очень похожа на другие страны. Правительство состоит из нескольких отделов (внутренних дел, юстиции, здравоохранения, образования и социального обеспечения, транспорта, обороны и др.) и бюро (Национальный научный фонд, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства и др.). Все они готовят свои годовые бюджеты в соответствии с поставленными задачами и каждый из них должен защищать свой ​​бюджет от чрезвычайно серьезного скрининга комитетами Конгресса и сильного давления со стороны Бюджетного управления и Президента. Когда эти средства, наконец, одобрены Конгрессом, они могут быть потрачены только на определенные статьи затрат, которые обозначены и утверждены в бюджете.

Бюджет Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, естественно, может содержать только те статьи затрат, которые непосредственно связаны с аэронавтикой и космосом. Если бюджет не был одобрен Конгрессом, то средства, предлагаемые для него не будут доступны для чего-то другого, они просто не взимаются с налогоплательщика, если ни один из других бюджетов не получил одобрение на конкретное увеличение, которое затем поглощает средства, не потраченные на космос. Как вы можете видеть из этого краткого дискурса, поддержка голодающих детей, или, скорее, поддержка в дополнение к тому, что Соединенные Штаты уже вносят свой вклад в это очень достойное дело в виде иностранной экономической помощи, может быть получена только при наличии запроса от соответствующего отдела о внесении строки в бюджет специально для этой цели и если этот пункт затем будет утвержден Конгрессом.

Вы можете спросить буду ли я лично поддерживать такой шаг со стороны нашего правительства. Мой ответ: решительное да. В самом деле, я бы совсем не возражал, если мои ежегодные налоги были бы повышены на несколько долларов, чтобы они пошли на еду для голодающих детей, где бы они ни жили.

Я знаю, что все мои друзья думают так же. Тем не менее, мы не могли бы претворить такую ​​программу в жизнь только воздерживаясь от планов путешествия на Марс. Напротив, я даже считаю, что работая на космическую программу, я могу сделать определенный вклад в облегчение и, в конечном счете, решение такой серьезной проблемы, как нищета и голод на Земле. Основными в проблеме голода являются два пункта: производство продуктов питания и распределения продовольствия. Пищевая промышленность, сельское хозяйство, разведение крупного рогатого скота, рыбалка в океане и другие крупномасштабные операции являются эффективными в некоторых частях мира, но резко отстают по эффективности во многих других. Например, большие участки земли могут быть использованы гораздо продуктивнее, если применять эффективные методы управления водоразделом, использования удобрений, прогнозирования погоды, оценки плодородия, программирования плантаций, выбора поля, сроков выращивания, исследования растений и планирования урожая.

Лучшим средством для усовершенствования всех этих функций, несомненно, является искусственный спутник Земли. Огибая земной шар на большой высоте, он может сканировать широкие участки земли за короткое время, он может наблюдать и измерять большое количество разнообразных факторов, свидетельствующих о статусе и состоянии посевов, почвы, засухи, дождей, снега и т.д., и он может передавать эту информацию на наземные станции для надлежащего использования. Было подсчитано, что даже скромная система спутников Земли, оснащенных датчиками с данными о ресурсах Земли, работающими в рамках программы по всемирному улучшению сельского хозяйства, будет увеличивать ежегодные урожаи эквивалентно многим миллиардам долларов.

Распределение пищи для нуждающихся уже совсем другой вопрос. Вопрос не столько в объеме поставок, а в международном сотрудничестве. Правитель маленького народа может чувствовать себя очень неловко от перспективы поставки большого количества помощи в его страну со стороны большой нации, просто потому, что он боится, что вместе с поставками продовольствия может быть импортировано влияние и сила иностранных держав. Я боюсь, что эффективная помощь голодающим не придет пока границы между странами не станут вызывать меньше разногласий чем сейчас. Я не верю, что космический полет совершит это чудо за одну ночь. Тем не менее, космическая программа, безусловно, является одним из наиболее перспективных и мощных источников, работающих в этом направлении.

Позвольте мне лишь напомнить вам о последней почти трагедии Аполлона 13. Когда подошло время для решающего входа в плотные слои атмосферы астронавтами, Советский Союз прекратил все русские радиопередачи в диапазонах частот, использующихся проектом Аполлон для того, чтобы избежать возможных помех, и русские корабли были размещенных в водах Тихого и Атлантического океанов на случай необходимости аварийно-спасательных работ. Если бы капсула с астронавтами приземлилась рядом с русскими кораблями, то русские, несомненно, оказали бы столько внимания и приложили усилия на их спасение, как если бы русские космонавты вернулись из космического путешествия. Если бы русские астронавты когда-либо оказались в подобной экстренной ситуации, американцы сделали бы то же самое без всякого сомнения.

Повышение производства продовольствия на основе исследования и оценки с орбиты, и лучшее распределение продовольствия путем улучшения международных отношений, только два примера того, как глубоко космическая программа повлияет на жизнь на земле. Я хотел бы привести два других примера: стимулирование технологического развития и формирование научных знаний.

Требования к высокой точности и надежности, которые должны быть предъявлены к компонентам космического аппарата, путешествующего на Луну, беспрецедентны в истории техники. Разработка систем, которые отвечают этим высоким требованиям предоставила нам уникальную возможность найти новые материалы и методы, изобрести лучшие технические системы, процедуры изготовления, увеличить срок службы инструментов и даже открыть новые законы природы.

Все эти вновь приобретенные технические знания также доступны для применения в земных технологиях. Каждый год около тысячи технических инноваций генерируется в космической программе, и они используются в нашей земной технологии, благодаря им совершенствуется бытовая техника и сельскохозяйственное оборудование, швейные машины и радиоприемники, корабли и самолеты, прогнозирование погоды, связь, медицинские инструменты, посуда и инструменты для повседневной жизни. Возможно, вы спросите почему мы должны сначала развивать системы жизнеобеспечения для наших путешествующих на Луну астронавтов, прежде чем мы сможем создать дистанционный датчик системы для пациентов с заболеваниями сердца. Ответ прост: значительный прогресс в решении технических проблем часто совершается не при прямом подходе, а сначала ставится завышенная цель, которая предполагает сильную мотивацию для инновационной работы, которая в свою очередь возбуждает воображение и побуждает людей прилагать наибольшие усилия, и которая выступает в качестве катализатора, в том числе и для цепочки других реакций.

Полеты в космос, без всякого сомнения, играют именно эту роль. Путешествие на Марс, конечно, не является прямым источником пищи для голодающих. Тем не менее, оно приведет к открытию большого количества новых технологий и возможностей, что только побочные эффекты от этого проекта будут во много раз превосходить стоимость его реализации.

Кроме потребности в новых технологиях, существует постоянная потребность в новых базовых знаниях в области точных наук, если мы хотим улучшить условия жизни человека на Земле. Нам нужно больше знаний в области физики и химии, биологии и физиологии, и особенно в медицине, чтобы справиться со всеми этими проблемами, которые угрожают жизни человека: голод, болезни, загрязнение еды и воды, загрязнение окружающей среды.

Нам нужно больше молодых мужчин и женщин, выбирающих карьеру в науке, и мы должны оказывать поддержку талантливым ученым и которые стремятся заниматься плодотворной исследовательской работой. Сложные задачи исследования должны быть доступны и должна оказываться достаточная поддержка исследовательских проектов. Опять же, космическая программа с её прекрасными возможностями для участия в действительно великолепных научных исследованиях спутников и планет, физики и астрономии, биологии и медицины является почти идеальным катализатором, который вызывает реакцию между мотивацией к научной работе и возможностью наблюдать захватывающие явления природы, и материальной поддержкой, необходимой для выполнения научно-исследовательской работы.

Среди всех мероприятий, которые направляются, контролируются и финансируются американским правительством, космическая программа, безусловно, является самой заметной и, возможно, самой обсуждаемой, хотя она и потребляет всего 1,6 процента от общего государственного бюджета, и 3 тысячных (меньше чем одна треть 1 процента) от валового национального продукта. Как стимулятор и катализатор для развития новых технологий, а также для исследований в области фундаментальных наук, она не имеет себе равных. В связи с этим, мы можем даже сказать, что космическая программа берет на себя функцию, которая в течение трех или четырех тысяч лет была печальной прерогативой войн.