Nesen cilvēce ir nonākusi trešās tūkstošgades slieksnī. Kas mūs sagaida nākotnē? Protams, būs daudz problēmu, kurām nepieciešami saistoši risinājumi. Pēc zinātnieku domām, 2050. gadā Zemes iedzīvotāju skaits sasniegs 11 miljardus cilvēku. Turklāt 94% no pieauguma notiks jaunattīstības valstīs un tikai 6% - rūpnieciski attīstītajās valstīs. Turklāt zinātnieki ir iemācījušies palēnināt novecošanās procesu, kas ievērojami palielina paredzamo dzīves ilgumu.
Tas noved pie jaunas problēmas - pārtikas trūkuma. Pašlaik badojas aptuveni pusmiljards cilvēku. Šī iemesla dēļ katru gadu mirst apmēram 50 miljoni cilvēku. Lai pabarotu 11 miljardus, būs jāpalielina pārtikas ražošana 10 reizes. Turklāt, lai nodrošinātu visu šo cilvēku dzīvību, būs nepieciešama enerģija. Un tas izraisa degvielas un izejvielu ražošanas pieaugumu. Vai planēta izturēs šādu slodzi?
Nu, neaizmirstiet par vides piesārņojumu. Palielinoties ražošanas apjomiem, ne tikai tiek iztērēti resursi, bet mainās arī planētas klimats. Mašīnas, elektrostacijas, rūpnīcas atmosfērā izdala tik daudz oglekļa dioksīda, ka siltumnīcas efekts ir tepat aiz stūra. Paaugstinoties temperatūrai uz Zemes, sāksies ledāju kušana un ūdens līmeņa paaugstināšanās okeānos. Tas viss negatīvāk ietekmēs cilvēku dzīves apstākļus. Tas var pat izraisīt katastrofu.
Šīs problēmas palīdzēs atrisināt kosmosa izpēti. Padomā pats. Tur būs iespējams pārvietot augus, izpētīt Marsu, Mēnesi un iegūt resursus un enerģiju. Un viss būs tāds pats kā filmās un zinātniskās fantastikas darbu lappusēs.
Enerģija no kosmosa
Tagad 90% no visas zemes enerģijas iegūst, sadedzinot degvielu mājas krāsnīs, automašīnu motoros un spēkstaciju katlos. Ik pēc 20 gadiem enerģijas patēriņš divkāršojas. Cik daudz dabas resursu būs pietiekami, lai apmierinātu mūsu vajadzības?
Piemēram, tā pati eļļa? Pēc zinātnieku domām, tas beigsies tik daudz gadu, cik ilga kosmosa izpētes vēsture, tas ir, pēc 50. Oglēm pietiek ar 100 gadiem, bet ar gāzi - apmēram 40. Starp citu, arī atomu enerģija ir neizsmeļams avots.
Teorētiski alternatīvās enerģijas atrašanas problēma tika atrisināta pagājušā gadsimta 30. gados, kad viņi izgudroja saplūšanas reakciju. Diemžēl viņa joprojām ir nekontrolējama. Bet pat ja jūs iemācīsities to kontrolēt un saņemt enerģiju neierobežotā daudzumā, tas novedīs pie planētas pārkaršanas un neatgriezeniskām klimata izmaiņām. Vai ir izeja no šīs situācijas?
3D industrija
Protams, tā ir kosmosa izpēte. Ir jāpāriet no “divdimensiju” nozares uz “trīsdimensiju” nozari. Tas ir, visa energoietilpīgā ražošana jāpārvieto no Zemes virsmas uz kosmosu. Bet šobrīd to izdarīt ir ekonomiski neizdevīgi. Šādas enerģijas izmaksas būs 200 reizes augstākas nekā elektrība, ko Zeme saņem ar siltumu. Turklāt milzīgām skaidras naudas injekcijām būs jābūvē lielas orbitālas stacijas. Kopumā jums jāgaida, kamēr cilvēce izies nākamos kosmosa izpētes posmus, kad tiks pilnveidota tehnoloģija un samazināsies būvmateriālu izmaksas.
Visu diennakti saule
Visā planētas vēsturē cilvēki ir izmantojuši saules gaismu. Tomēr nepieciešamība pēc tā ir ne tikai dienas laikā. Naktīs tas prasa daudz ilgāku laiku: apgaismot būvlaukumus, ielas, laukus lauksaimniecības darbu laikā (sēšana, ražas novākšana) utt. Un Tālajos Ziemeļos saule vispār pie horizonta neparādās sešus mēnešus. Vai ir iespējams palielināt dienasgaismas stundas? Cik reālistiska ir mākslīgās saules radīšana? Mūsdienu panākumi kosmosa izpētē padara šo uzdevumu diezgan realizējamu. Pietiek ar planētas orbītā novietot atbilstošu ierīci, kas atspoguļo gaismu uz Zemes. Tajā pašā laikā tā intensitāti var mainīt.
Kas izgudroja atstarotāju?
Mēs varam teikt, ka kosmosa izpētes vēsture Vācijā sākās ar ideju radīt ārpuszemes atstarotājus, ko 1929. gadā ierosināja vācu inženieris Hermans Oberts. Tā tālāko attīstību var izsekot zinātnieka Ērika Krafta no ASV darbiem. Tagad amerikāņi ir tuvāk nekā jebkad šim projektam.
Strukturāli atstarotājs ir rāmis, uz kura ir izstiepta polimerizēta metalizēta plēve, kas atspoguļo saules starojumu. Gaismas plūsmas virziens tiks veikts vai nu ar komandām no Zemes, vai arī automātiski, saskaņā ar iepriekš noteiktu programmu.
Projekta realizācija
Amerikas Savienotās Valstis gūst nopietnus panākumus kosmosa izpētē un ir tuvu nonākušas pie šī projekta realizācijas. Tagad amerikāņu eksperti pēta iespēju izvietot orbītā atbilstošos satelītus. Tie atradīsies tieši virs Ziemeļamerikas. 16 uzstādīti atstarotāju spoguļi dienasgaismas stundas pagarinās par 2 stundām. Divus atstarotājus plāno virzīt uz Aļasku, kas dienasgaismas stundas palielinās pat par 3 stundām. Ja jūs izmantojat atstarotāju satelītus, lai pagarinātu dienu lielpilsētās, tas viņiem nodrošinās kvalitatīvu un ēnu ielu, šoseju un būvlaukumu apgaismojumu, kas, protams, ir ekonomiski izdevīgi.
Atstarotāji Krievijā
Piemēram, ja apgaismojat piecas pilsētas no kosmosa, kuru lielums ir vienāds ar Maskavu enerģijas ietaupījuma dēļ, izmaksas atmaksāsies apmēram 4-5 gadu laikā. Turklāt satelīta atstarotāju sistēmu var pārslēgt uz citu pilsētu grupu bez papildu izmaksām. Un kā tiks iztīrīts gaiss, ja enerģija nāk nevis no mazām spēkstacijām, bet no kosmosa! Vienīgais šķērslis šī projekta īstenošanai mūsu valstī ir finansējuma trūkums. Tāpēc Krievijas kosmosa izpēte nenotiek tik ātri, kā mēs gribējām.
Ārpuszemes rūpnīcas
Ir pagājuši vairāk nekā 300 gadi kopš E. Torricelli vakuuma atklāšanas. Tam bija milzīga loma tehnoloģiju attīstībā. Patiešām, neizprotot vakuuma fiziku, nebūtu iespējams izveidot ne elektroniku, ne iekšdedzes dzinējus. Bet tas viss attiecas uz rūpniecību uz Zemes. Grūti iedomāties, kādas iespējas vakuums sniegs tādā jautājumā kā kosmosa izpēte. Kāpēc gan likt galaktikai kalpot cilvēkiem, tur būvējot rūpnīcas? Tie atradīsies pavisam citā vidē, vakuumā, zemā temperatūrā, spēcīgos saules starojuma avotos un nulles gravitācijā.
Tagad ir grūti realizēt visas šo faktoru priekšrocības, taču var droši teikt, ka paveras fantastiskas iespējas un tēma “Kosmosa izpēte, būvējot ārpuszemes augus” kļūst aktuālāka nekā jebkad agrāk. Ja saules starus koncentrējat ar parabolisko spoguli, varat metināt detaļas, kas izgatavotas no titāna sakausējumiem, nerūsējošā tērauda utt. Kausējot metālus zemes apstākļos, tajos nonāk piemaisījumi. Un tehnoloģijai arvien vairāk nepieciešami īpaši tīri materiāli. Kā tos iegūt? Jūs varat "apturēt" metālu magnētiskajā laukā. Ja tā masa ir maza, tad šis lauks to saglabās. Šajā gadījumā metālu var izkausēt, caur to izlaižot augstfrekvences strāvu.
Nulles gravitācijā ir iespējams izkausēt jebkuras masas un izmēra materiālus. Neviena veidne un tīģeļu liešana nav vajadzīgas. Nav nepieciešama arī turpmāka slīpēšana un pulēšana. Materiāli tiks izkausēti vai nu parastajās, vai saules krāsnīs. Vakuuma apstākļos ir iespējams veikt “auksto metināšanu”: labi notīrītas un savstarpēji piestiprinātas metāla virsmas veido ļoti spēcīgas šuves.
Zemes apstākļos nebūs iespējams izgatavot lielus pusvadītāju kristālus bez defektiem, kas samazina mikroshēmu un no tām izgatavoto ierīču kvalitāti. Pateicoties nulles gravitācijai un vakuumam, būs iespējams iegūt kristālus ar vēlamajām īpašībām.
Mēģinājumi īstenot idejas
Pirmie soļi šo ideju īstenošanā tika sperti 80. gados, kad kosmosa izpēte PSRS ritēja pilnā sparā. Inženieri 1985. gadā orbītā palaida satelītu. Pēc divām nedēļām viņš piegādāja materiālu paraugus uz Zemes. Šādas palaišanas ir kļuvušas par ikgadēju tradīciju.
Tajā pašā gadā Salyut NVO izstrādāja tehnoloģiju projektu. Tika plānots uzbūvēt kosmosa kuģi, kas sver 20 tonnas, un rūpnīcu, kas sver 100 tonnas. Aparāts bija aprīkots ar ballistiskām kapsulām, kurām bija paredzēts piegādāt saražotos produktus uz Zemi. Projekts nekad netika īstenots. Jūs jautājat: kāpēc? Tā ir standarta kosmosa izpētes problēma - finansējuma trūkums. Tas ir būtisks mūsu laikā.
Apdzīvotas vietas
20. gadsimta sākumā tika publicēts fantastisks K. E. Tsiolkovska romāns “Ārpus zemes”. Tajā viņš aprakstīja pirmās galaktiskās apmetnes. Pašlaik, kad jau ir sasniegti zināmi sasniegumi kosmosa izpētē, jūs varat sākt īstenot šo fantastisko projektu.
1974. gadā Prinstonas universitātes fizikas profesors Žerārs O'Nīls izstrādāja un publicēja galaktikas kolonizācijas projektu. Viņš ierosināja izvietot kosmosa apmetnes libration vietā (vietā, kur Saules, Mēness un Zemes gravitācijas spēki viens otru izsvītro). Šādi ciemati vienmēr atradīsies vienuviet.
O'Neils uzskata, ka 2074. gadā lielākā daļa cilvēku pārcelsies kosmosā un viņiem būs neierobežoti pārtikas un enerģijas resursi. Zeme kļūs par milzīgu, no rūpniecības brīvu parku, kurā varēsit pavadīt atvaļinājumu.
Kolonijas modelis O'Neils
Profesors ierosina sākt mierīgu kosmosa izpēti, izveidojot modeli ar 100 metru rādiusu. Šādā struktūrā var izmitināt apmēram 10 tūkstošus cilvēku. Šīs apmetnes galvenais uzdevums ir izveidot nākamo modeli, kuram vajadzētu būt 10 reizes lielākam. Nākamās kolonijas diametrs palielinās līdz 6-7 kilometriem, un garums palielinās līdz 20.
Zinātniskā sabiedrība, kas atrodas ap projektu O'Neill, vēl nav mazinājusies. Viņa piedāvātajās kolonijās iedzīvotāju blīvums ir aptuveni tāds pats kā zemes pilsētās. Un tas ir diezgan daudz! It īpaši, ja ņem vērā, ka brīvdienās nevar izkļūt no pilsētas. Tuvos parkos tikai daži cilvēki vēlas atpūsties. To diez vai var salīdzināt ar dzīves apstākļiem uz Zemes. Un kā šajās slēgtajās telpās būs ar psiholoģisko savietojamību un tieksmi pēc vietas maiņas? Vai cilvēki vēlēsies tur dzīvot? Vai kosmosa apmetnes kļūs par pasaules mēroga katastrofu un konfliktu izplatīšanas vietu? Visi šie jautājumi līdz šim nav atklāti.
