Bemannte Kosmonautik im 21. Jahrhundert

Bemannte Kosmonautik im 21. Jahrhundert

Alexander Sergeev, Vladimir Surdin
"Trinity Option" №1 (195), 12. Januar 2016

In Tabletten gefüllt
Raumkarten,
Und der Navigator klärt auf
Letzte Route …

Vladimir Voinovich (1957)

Anfang 2016 diskutiert ein wissenschaftlicher Journalist, Moderator des Club of Scientific Journalists, ob die Menschheit bemannte Weltraumforschung braucht. Alexander Sergeev und Astronom, Kunst. wissenschaftlich sotr. SAI MSU Vladimir Surdin.

Alexander Sergeev:

Es wird oft gesagt, dass eine bemannte Kosmonautik nicht benötigt wird, dass es "immer eine politische Fallometrie zwischen Supermächten" war und alle Weltraumforschungsaufgaben von Robotern ausgeführt werden können. Obwohl dieses Urteil in bestimmten Aspekten nicht ohne Grund ist, ist es im Allgemeinen falsch.

Natürlich war der politische Wettbewerb der Hauptmotor der bemannten Raumfahrt. Dadurch wurden diese Technologien historisch etwas zu früh angelegt, weshalb sie sich mit übermäßigen Risiken und Kosten verbanden. Ich denke, sie werden in einem weiteren halben Jahrhundert wirklich populär werden. Aber seit die Technologien geschaffen wurden, ist es wünschenswert, sie zu bewahren und zu verbessern und sie nicht zu werfen, um sie von Grund auf neu zu erstellen.Dies ist die Bedeutung von gemächlichen Aktivitäten rund um die ISS.

Das einzige Schlüsselproblem bei der Erforschung des menschlichen Weltraums sind die hohen Kosten, die entstehen, wenn die Fracht in die Umlaufbahn gebracht wird. Aus diesem Grund ist es zu teuer, eine vollständige technologische Infrastruktur außerhalb der Erde zu schaffen. Und ohne sie sind die Risiken sehr hoch, was wiederum die Kosten erhöht. Es stellt sich ein Teufelskreis heraus. Wenn es auf die eine oder andere Weise möglich ist, die Lieferkosten deutlich zu senken, wird sich die Entwicklung der Raumfahrt stark beschleunigen.

Grundsätzlich ist es möglich. Gemäß der Tsiolkovsky-Formel werden für eine Beschleunigung von 1 kg auf die erste Raumgeschwindigkeit mit Hilfe von chemischen Motoren nur etwa 20 kg Treibstoff benötigt, das heißt etwa 10 $.

Ein Betrüger von 3,5 Größenordnungen (!) Ist mit traditionellen technologischen Lösungen und organisatorischen Prozessen verbunden, sowie mit erzwungenen überhöhten Sicherheitsanforderungen (aufgrund der Unfähigkeit, technische Hilfe im Flug zu leisten). Mit Sicherheit können diese Kosten verzehnfacht werden, indem Weltraumaktivitäten ausgebaut werden, technologische Infrastruktur im Orbit geschaffen wird und originelle Ideen wie Starts von Plattformen in der Höhe oder elektromagnetische Katapulte umgesetzt werden.

Was die Notwendigkeit einer bemannten Raumfahrt betrifft, gibt es in absehbarer Zeit Aufgaben für Maschinengewehre im Weltraum. Vor ein paar Jahren habe ich einen amerikanischen Bericht zu diesem Thema gelesen. Die Hauptaufgabe war die geologische Bohrung an der Oberfläche anderer Himmelskörper. Es ging nicht um bescheidene Experimente, wie auf der "Luna-24" oder "Kuriositi", sondern um die großangelegten Erkundungsbohrungen für Dutzende und Hunderte von Metern.

Ich schlage auch vor, die Geschwindigkeit der Bewegung auf der Oberfläche zu vergleichen:

  • Der Apollo 17 Mondrover – 36 km in 3 Tagen – 12 km / Tag.
  • Lunokhod-2 – 42 km in 4 Monaten – 350 m / Tag.
  • "Gelegenheit" – 42 km in 11,5 Jahren – 10 m / Tag.

Wie kann man eine Weltraumbasis profitabel machen?

Es gibt eine Meinung, dass, selbst wenn die Kosten für den Start in die Umlaufbahn um eine Größenordnung und das Wachstum des Bahnverkehrs um zwei Größenordnungen niedriger sind, bemannte Kosmonautik keine kommerzielle Rechtfertigung finden wird. Ich nehme an, das ist nicht ganz richtig. Es gibt bereits Bereiche, in denen Profitabilität herrscht, und wenn die Rücknahmekosten um anderthalb Pfund sinken, dann werden einfach Geschäftsideen auftauchen.

Jetzt leben sechs Menschen auf der ISS.Wenn wir das Wachstum des Orbitalverkehrs hundert Mal angehen, dann sollte die Weltraumpopulation noch mehr wachsen, da durch Skalierung und Synergie erhebliche Ressourcen eingespart werden. So arbeiten etwa tausend Menschen im Orbit. Was können sie dort tun?

Es ist mehr oder weniger klar, dass es sich nicht um astronomische Beobachtungen handelt, da selbst bei irdischen Observatorien die Anwesenheit des Menschen in der Regel nicht erforderlich ist.

Das einzigartige kommerzielle Angebot der Raumbasis beinhaltet langfristige Schwerelosigkeit, Hochvakuum, eine beeindruckende Sicht auf die Erde aus dem Weltraum, die Möglichkeit, Raumfahrzeuge ohne ihre Informationen aus der Umlaufbahn zusammenzubauen und zu warten. Vielleicht habe ich etwas übersehen, aber diese Punkte sind offensichtlich.

Zunächst wird dort ein Hotel geschaffen. Selbst jetzt, wenn ein Touristenticket für die ISS mehr als 20 Millionen Dollar wert ist, gibt es eine Schlange von Menschen, die bereit sind. Und der miserable suborbitale Sprung für 200 Tausend – auch. Ich denke, dass viele Menschen ein paar Millionen Urlaube in einem Orbitalhotel auf einer riesigen Raumstation mit Hunderten von Menschen verbringen wollen, viele Attraktionen ausprobieren (von Sportspielen in Schwerelosigkeit bis zu Weltraumspaziergängen), die Arbeit verschiedener kommerzieller, technologischer und wissenschaftlicher Teams kennenlernen. .

Als nächstes wird ein Filmstudio gebaut, um in der Schwerelosigkeit zu drehen.Es ist klar, dass sie es auch heute noch schaffen, in verschiedenen Weltraumfilmen den Eindruck der Schwerelosigkeit zu erzeugen. Aber für solche Effekte gibt es viele Einschränkungen, und die begleitende Computerunterstützung ist teuer. Wenn die Budgets von Filmen Hunderte von Millionen betragen, kann es durchaus gerechtfertigt sein, eine Filmcrew mit Schauspielern für 20 Millionen in den Orbit zu schicken.

Vergessen Sie nicht das Werbepotential der "Stadt im Orbit". Die Unternehmen werden dafür bezahlen, dass sie ihre Logos auf dem Bahnhof platzieren, ihre Produkte dorthin liefern, ihre Werbespots dort drehen und die Gewinner der Werbe-Lotterien aussenden. Sicherlich wird es neue und unerwartete Ideen geben, wie zum Beispiel ein neuer Vorschlag, auf Anfrage künstliche Meteoritenschauer über den Städten zu arrangieren und spezielle Kapseln aus dem Orbit fallen zu lassen.

Dock im Weltraum reparieren

Die nächste natürliche Richtung ist das Reparaturdock für Satelliten. Jetzt sind die meisten Satelliten auf der Grundlage vollständiger Autonomie gebaut. Sie machen alle Systeme sehr zuverlässig und damit teuer. Inferenzfehler machen Satelliten in der Regel unbrauchbar. Die Versicherung deckt die Kosten von Fahrzeugen ab, aber nicht entgangene Gewinne.Schließlich werden viele Satelliten während des Betriebs moralisch veraltet.

Ein Beispiel des Hubble-Teleskops zeigt, dass die Satellitenwartung das aktive Leben erheblich verlängern kann. Ein ionengetriebener Schlepper kann zu Service-Docks für Satelliten führen, die erneut eingesetzt wurden, um ausgefallene Orbits abzulegen, die aufgerüstet oder aufgetankt werden müssen. Übrigens ist die Arbeit vieler Comic-Observatorien durch die Versorgung mit flüssigem Helium an Bord begrenzt. Im Dock konnten sie wieder aufgefüllt werden.

Fotoarchiv der Zeitschrift "Spark" (kommersant.ru)

Die Entwicklung der Reparaturdockidee wird eine Bauwerft für große Satelliten und Raumfahrzeuge sein. Jetzt ist die Komplexität von Forschungssatelliten und interplanetaren Stationen durch die Tragfähigkeit und die Abmessungen der Trägerraketen begrenzt. Und auch die Tatsache, dass das Raumschiff sofort nach den stressigen Bedingungen des Raketenstarts einwandfrei funktionieren sollte.

Mit einer Verringerung der Kosten für den Start und der Anwesenheit einer Orbitalmontagewerft würden viele Beschränkungen für das Design großer Raumfahrzeuge beseitigt. Auch die Probleme bemannter Flüge zu anderen Planeten würden aufhören, so problematisch zu sein.Insbesondere wäre es möglich, das schwierigste Problem der Strahlensicherheit der Besatzung zu beseitigen, da die Masse des Strahlenschutzes keine abschreckende Wirkung mehr hätte.

Weltraumforschung

Der nächste Schritt ist die Schaffung einer Weltraumbasis für die systematische Sammlung, Lieferung und Untersuchung von Proben aus verschiedenen Teilen des Sonnensystems. Wenn man für jede solche Probe fliegt, ist es nicht notwendig, zuerst aus der Gravitations-atmosphärischen Quelle der Erde herauszukommen und dann zu ihr zurückzukehren. Sonden mit Ionenantrieb können direkt von der Raumstation starten und dorthin zurückkehren. Es kann auch der gesamte Forschungszyklus durchgeführt werden, mit Ausnahme der exotischsten.

Was die Forschung anbelangt, dann sollte meiner Meinung nach der Schwerpunkt auf Medizin und Biologie in Null oder in reduzierter Schwerkraft liegen. Die Entstehung neuer Materialien, die zu Recht in der Schwerelosigkeit hergestellt werden, ist ebenfalls nicht ausgeschlossen.

Weltraumstadt

Und schließlich, vergessen wir nicht, dass menschliche Siedlungen nicht nur irgendwo etwas liefern. Sie leben nur noch Menschen, die sich in einer Vielzahl von Angelegenheiten engagieren.Es ist ganz natürlich, dass mit dem Wachstum der Weltraumbasis einige Menschen einfach zu ihren Bewohnern werden. Wahrscheinlich wird es anfangs teuer sein, dort zu wohnen, und nur sehr wohlhabende Menschen können es sich leisten. Aber schließlich sollte jemand ihnen dienen. Und die Preise dieses Dienstes werden den "orbitalen Markup" berücksichtigen. All diese Leute werden also ihren Markt bilden.

Schließlich wird die Forschung das Leben auf der Orbitalstation selbst weiter optimieren. Zum Beispiel könnte es sich als profitabler erweisen, die Station mit Sauerstoff zu versorgen, nicht von der Erde, sondern vom Mond – als Teil des Regoliths. Und daraus ist es möglich, Aluminium für seine eigenen strukturellen Bedürfnisse zu extrahieren.

Kurz gesagt, wenn die Bevölkerung groß genug wird, wird die Station nicht sofort starten, aber ihre Wirtschaft wird anfangen, und das Projekt wird anfangen, nach Geld für sich selbst zu suchen – Tourismus, Werbung, exklusive Wohnungen, Wartung der Raumfahrttechnologie, Experimente, Schießen und Unterhaltung in der Schwerelosigkeit und im offenen Raum. Raum. Im Allgemeinen normales menschliches Leben. Nur für seinen Start ist es notwendig, dass die Kosten für den Start in die Umlaufbahn um eine Größenordnung reduziert werden, vorzugsweise um zwei. Was aber dafür nötig ist, ist noch nicht ganz klar.

Müssen die Strategie ändern

Vladimir Surdin:

Die Geburt der bemannten Kosmonautik in den 1960er Jahren war eine natürliche Etappe im technologischen Fortschritt. Jeder war an ihm interessiert – Ingenieure, Ärzte, Ideologen. Das Erscheinen eines Menschen in einer erdnahen Umlaufbahn und weiter auf dem Mond hat die Sichtweise des aufgeklärten Teils der Erdlinge stark verändert, hat den Fortschritt der Wissenschaft angeregt.

Aber in den letzten Jahrzehnten stagnierte die bemannte Kosmonautik. Seine Entwicklung hörte Mitte der 1980er Jahre fast auf. Es wurde deutlich, dass es für eine Person gefährlich ist, länger als ein Jahr und für mehr als sechs Monate weit von der Erde in der Erdumlaufbahn zu bleiben. Dass alle Verteidigungs- und Geschäftsaufgaben (Überwachung der Erde, Kommunikation, Navigation, etc.) durch unbemannte Fahrzeuge effektiver gelöst werden. Der Mensch im Weltraum bleibt ein Element staatlicher Prestige, aber im Laufe der Jahre nimmt die Effektivität dieser Rolle und ihrer Rolle ab.

Jetzt sind die Kosmonauten nur auf der ISS präsent und kümmern sich hauptsächlich um die Wartung der Station. Hoffnungen auf die Entwicklung neuer Technologien in Schwerelosigkeit (ideale Kristalle, reine Drogen) sind natürlich nicht gerechtfertigt. Wissenschaftliche Experimente auf der ISS werden durchgeführt. Aber wenn Sie merkantile Erwägungen (d. H.Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…2/index.html Die Wissenschaftler wollen ihre Instrumente nicht auf der ISS platzieren und bevorzugen unbemannte Fahrzeuge. Wenn eine wissenschaftliche Installation an die ISS geschickt wird, muss sie immer noch so automatisiert wie möglich gemacht werden und zusätzliche Geräte bereitstellen, die die schädlichen Auswirkungen (Vibrationen usw.) der Astronauten und ihrer lebenserhaltenden Systeme neutralisieren.

Soweit ich weiß, verbraucht die bemannte Raumfahrt mehr als ein Drittel des Budgets der zivilen Raumfahrtbehörden, ohne im Gegensatz zu unbemannten Orbitern und interplanetaren Sonden signifikante wissenschaftliche und technische Ergebnisse zu erzielen.

Nach dem Parkinsongesetz nimmt der Zustand einer Abteilung jedoch nur mit der Zeit zu. Beamte der bemannten Raumfahrt erklären dafür neue ehrgeizige Ziele (Flüge zu Asteroiden, zum Mars), ohne wirkliche Schritte in diese Richtung zu unternehmen. Selbst wenn sie lange Flüge auf der Erde (zum Beispiel Mars-500) simulieren, schaffen sie keine Bedingungen, die so nah wie möglich am Weltraum liegen, ich meine Strahlung.

Natürlich wäre es auf der Grundlage des Vorhergehenden kurzsichtig, bemannte Flüge zu verbieten und infolgedessen die angesammelten Technologien zu verlieren.Aber es ist notwendig, die Strategie zu ändern. Die Technologien des menschlichen Aufenthalts im Weltraum werden bereits von privaten Unternehmen genutzt, die den Weltraumtourismus entwickeln, damit sie nicht verloren gehen. Und es ist ratsam, öffentliche Gelder für die Lösung grundlegender Probleme auszugeben.

Die vorherige Generation von Menschen trat mit den ersten Schritten in den Weltraum in die Geschichte der Zivilisation ein. Und was wird die aktuelle Generation antworten? Wenn wir die Prioritäten der großen Kosmonautik auf die Schaffung neuer interplanetarer Sonden und Weltraumteleskope ausrichten, könnte unsere Generation die erste sein, die das Leben außerhalb der Erde entdeckt. Meiner Meinung nach ist dies eine würdige Aufgabe, durch die wir neue Perspektiven für die Menschheit eröffnen.

Alexander Sergeev:

Ich stimme voll und ganz zu, dass die von Vladimir Georgievich aufgezeigte Strategieänderung mit der Unveränderbarkeit der Technologie des Starts in die Umlaufbahn gerechtfertigt und sogar notwendig ist. Ich war jedoch an der Situation interessiert, in der die Kosten für die Beseitigung drastisch reduziert werden können. In diesem Fall ist es möglich, Strahlenschutz im Weltraum (dies ist nur eine Frage der Masse der Bildschirme), sparen die Besatzungen von der ständigen Einwirkung der Schwerelosigkeit (durch die Verdrehung von großen Stationen) und die psychologischen Kosten (durch die Erhöhung der Anzahl der Besatzungen und das Sicherheitsniveau) deutlich zu reduzieren.Somit wird die radikale Raumausdehnung nur durch die hohen Kosten für die Einsetzung in die Umlaufbahn behindert. Technisch machbare Alternativen zur Raketentechnologie wurden bereits erfunden. Derjenige, der sie in der Praxis umsetzt, wird den Kosmos besitzen. Bis dahin, ja, nur Roboter und Kosmonauten von Prestige.


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