استكشاف الفضاء: التاريخ والمشاكل والنجاحات

2024 مؤلف: Henry Conors | [email protected]. آخر تعديل: 2024-02-12 03:33

في الآونة الأخيرة ، دخلت الإنسانية عتبة الألفية الثالثة. ما الذي ينتظرنا في المستقبل؟ بالتأكيد ستكون هناك العديد من المشاكل التي تتطلب حلولاً ملزمة. وفقًا للعلماء ، في عام 2050 سيصل عدد سكان الأرض إلى 11 مليار شخص. علاوة على ذلك ، سيكون النمو 94٪ في البلدان النامية و 6٪ فقط في البلدان الصناعية. بالإضافة إلى ذلك ، تعلم العلماء إبطاء عملية الشيخوخة ، مما يزيد بشكل كبير من متوسط العمر المتوقع.

هذا يؤدي إلى مشكلة جديدة - نقص الغذاء. في الوقت الحالي ، هناك حوالي نصف مليار شخص يتضورون جوعا. لهذا السبب ، يموت حوالي 50 مليون كل عام. إن إطعام 11 مليار يتطلب زيادة 10 أضعاف في إنتاج الغذاء. بالإضافة إلى ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى الطاقة لضمان حياة كل هؤلاء الأشخاص. وهذا يؤدي إلى زيادة إنتاج الوقود والمواد الخام. هل سيتحمل الكوكب مثل هذا العبء؟

حسنًا ، لا تنس التلوث البيئي. مع زيادة معدلات الإنتاجلا يتم فقط استنفاد الموارد ، ولكن مناخ الكوكب آخذ في التغير. تنبعث السيارات ومحطات الطاقة والمصانع الكثير من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لدرجة أن ظهور ظاهرة الاحتباس الحراري ليس بعيدًا. مع ارتفاع درجة الحرارة على الأرض ، سيبدأ ذوبان الأنهار الجليدية وزيادة مستوى المياه في المحيطات. كل هذا سيؤثر سلبًا على الظروف المعيشية للناس. بل قد يؤدي إلى كارثة

ستساعد هذه المشكلات في حل استكشاف الفضاء. فكر بنفسك. سيكون من الممكن نقل المصانع هناك واستكشاف المريخ والقمر واستخراج الموارد والطاقة. وكل شيء سيبدو في الأفلام وفي صفحات أعمال الخيال العلمي.

الطاقة من الفضاء الخارجي

الآن يتم الحصول على 90٪ من كل طاقة الأرض عن طريق حرق الوقود في المواقد المنزلية ومحركات السيارات ومراجل محطات توليد الكهرباء. يتضاعف استهلاك الطاقة كل 20 سنة. ما مقدار الموارد الطبيعية التي ستكون كافية لتلبية احتياجاتنا؟

على سبيل المثال ، نفس الزيت؟ وفقًا للعلماء ، ستنتهي في غضون عدة سنوات مثل تاريخ استكشاف الفضاء ، أي في عام 50. سيستمر الفحم لمدة 100 عام ، وسيستمر الغاز لنحو 40 عامًا. بالمناسبة ، الطاقة النووية هي أيضًا مصدر قابل للاستنفاد.

من الناحية النظرية ، تم حل مشكلة إيجاد الطاقة البديلة مرة أخرى في الثلاثينيات من القرن الماضي ، عندما توصلوا إلى تفاعل الاندماج النووي الحراري. لسوء الحظ ، لا تزال خارجة عن السيطرة. ولكن حتى لو تعلمت التحكم فيه والحصول على الطاقة بكميات غير محدودة ، فسيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب ولا رجعة فيه.تغير المناخ. هل هناك طريقة للخروج من هذا الوضع؟

صناعة ثلاثية الأبعاد

بالطبع هذا استكشاف الفضاء. من الضروري الانتقال من الصناعة "ثنائية الأبعاد" إلى الصناعة "ثلاثية الأبعاد". أي أن جميع الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة تحتاج إلى نقلها من سطح الأرض إلى الفضاء. لكن في الوقت الحالي ، ليس من المجدي اقتصاديًا القيام بذلك. ستكون تكلفة هذه الطاقة أعلى بـ 200 مرة من تكلفة الكهرباء الناتجة عن الحرارة على الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، ستتطلب عمليات ضخ النقود الضخمة بناء محطات مدارية كبيرة. بشكل عام ، نحتاج إلى الانتظار حتى تمر البشرية بالمراحل التالية من استكشاف الفضاء ، عندما يتم تحسين التكنولوجيا وتنخفض تكلفة مواد البناء.

24/7 الشمس

على مدار تاريخ الكوكب ، استخدم الناس ضوء الشمس. ومع ذلك ، فإن الحاجة إليها ليست فقط في النهار. في الليل ، هناك حاجة لفترة أطول: لإضاءة مواقع البناء والشوارع والحقول أثناء العمل الزراعي (البذر والحصاد) ، إلخ. وفي أقصى الشمال ، لا تظهر الشمس في السماء على الإطلاق لمدة ستة أشهر. هل من الممكن زيادة ساعات النهار؟ ما مدى واقعية إنشاء الشمس الاصطناعية؟ إن التطورات الحديثة في استكشاف الفضاء تجعل هذه المهمة مجدية تمامًا. يكفي فقط وضع جهاز مناسب في مدار الكوكب ليعكس الضوء على الأرض. في نفس الوقت يمكن تغيير شدته

من اخترع العاكس؟

يمكن القول أن تاريخ استكشاف الفضاء في ألمانيا بدأ بفكرة إنشاء عاكسات من خارج الأرض ، اقترحها المهندس الألماني هيرمانأوبيرث في عام 1929. يمكن إرجاع تطورها الإضافي إلى عمل العالم إريك كرافت من الولايات المتحدة الأمريكية. الآن الأمريكيون أقرب من أي وقت مضى إلى تنفيذ هذا المشروع.

من الناحية الهيكلية ، العاكس عبارة عن إطار يتم فيه شد فيلم بوليمر معدني ، مما يعكس إشعاع الشمس. سيتم تنفيذ اتجاه تدفق الضوء إما عن طريق أوامر من الأرض ، أو تلقائيًا ، وفقًا لبرنامج محدد مسبقًا.

تنفيذ المشروع

تحرز الولايات المتحدة تقدمًا جادًا في استكشاف الفضاء واقتربت من تنفيذ هذا المشروع. الآن يبحث الخبراء الأمريكيون في إمكانية وضع الأقمار الصناعية المناسبة في المدار. سيكونون موجودين فوق أمريكا الشمالية مباشرة. تم تركيب 16 مرآة عاكسة لتمديد ساعات النهار بمقدار ساعتين. من المخطط إرسال عاكسين إلى ألاسكا ، مما سيزيد من ساعات النهار هناك بما يصل إلى 3 ساعات. إذا كنت تستخدم الأقمار الصناعية العاكسة لتمديد اليوم في المدن الكبرى ، فهذا سيوفر لهم إضاءة عالية الجودة وخالية من الظل للشوارع والطرق السريعة ومواقع البناء ، وهو بلا شك مفيد من الناحية الاقتصادية.

عاكسات في روسيا

على سبيل المثال ، إذا أضاءت خمس مدن مساوية في الحجم لموسكو من الفضاء ، فبفضل توفير الطاقة ، فإن التكاليف ستؤتي ثمارها في حوالي 4-5 سنوات. علاوة على ذلك ، يمكن لنظام الأقمار الصناعية العاكسة التبديل إلى مجموعة أخرى من المدن دون أي تكاليف إضافية. وكيف سيتم تنقية الهواء إذا كانت الطاقة لا تأتي من دخان محطات الطاقة ولكن من الفضاءالفراغ! العقبة الوحيدة أمام تنفيذ هذا المشروع في بلادنا هي نقص التمويل. لذلك ، فإن استكشاف الفضاء من قبل روسيا لا يسير بالسرعة التي يحلو لها.

نباتات خارج الأرض

لقد مر أكثر من 300 عام منذ اكتشاف إي.تريتشيلي للفراغ. لعب هذا دورًا كبيرًا في تطوير التكنولوجيا. بعد كل شيء ، بدون فهم فيزياء الفراغ ، سيكون من المستحيل إنشاء إما محركات إلكترونية أو محركات احتراق داخلي. لكن كل هذا ينطبق على الصناعة على الأرض. من الصعب تخيل الفرص التي سيوفرها الفراغ في مسألة مثل استكشاف الفضاء. لماذا لا نجعل المجرة تخدم الناس ببناء مصانع هناك؟ سيكونون في بيئة مختلفة تمامًا ، في ظروف الفراغ ودرجات الحرارة المنخفضة والمصادر القوية للإشعاع الشمسي وانعدام الوزن.

الآن من الصعب إدراك كل مزايا هذه العوامل ، لكن يمكننا القول بثقة أن الآفاق الرائعة تنفتح ببساطة وأن موضوع "استكشاف الفضاء من خلال بناء مصانع خارج كوكب الأرض" أصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى. إذا تم تركيز أشعة الشمس بواسطة مرآة مكافئة ، فيمكن لحام الأجزاء المصنوعة من سبائك التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ وما إلى ذلك.عند صهر المعادن في الظروف الأرضية ، تتسرب الشوائب إليها. والتكنولوجيا في حاجة متزايدة إلى مواد فائقة النقاء. كيف تحصل عليها؟ يمكنك "تعليق" المعدن في مجال مغناطيسي. إذا كانت كتلته صغيرة ، فسيحمله هذا الحقل. في هذه الحالة ، يمكن صهر المعدن عن طريق تمرير تيار عالي التردد خلاله.

في حالة انعدام الوزن ، يمكن إذابة المواد من أي كتلة وحجم. لا حاجةلا قوالب ولا بوتقات للصب. أيضا ، ليست هناك حاجة لطحن وتلميع لاحق. وسيتم صهر المواد إما في الأفران التقليدية أو الشمسية. في ظروف الفراغ ، يمكن إجراء "اللحام البارد": تشكل الأسطح المعدنية النظيفة والمتطابقة وصلات قوية للغاية.

في الظروف الأرضية ، لن يكون من الممكن صنع بلورات كبيرة من أشباه الموصلات بدون عيوب ، مما يقلل من جودة الدوائر الدقيقة والأجهزة المصنوعة منها. بفضل انعدام الوزن والفراغ ، سيكون من الممكن الحصول على بلورات بالخصائص المرغوبة.

محاولات لتنفيذ الأفكار

تم اتخاذ الخطوات الأولى في تنفيذ هذه الأفكار في الثمانينيات ، عندما كان استكشاف الفضاء في الاتحاد السوفياتي على قدم وساق. في عام 1985 ، أطلق المهندسون قمرًا صناعيًا إلى المدار. بعد أسبوعين ، سلم عينات من المواد إلى الأرض. أصبحت عمليات الإطلاق هذه تقليدًا سنويًا.

في نفس العام ، تم تطوير مشروع "التكنولوجيا" في NPO "Salyut". تم التخطيط لبناء مركبة فضائية تزن 20 طنًا ومصنعًا يزن 100 طن. تم تجهيز الجهاز بكبسولات باليستية كان من المفترض أن تنقل المنتجات المصنعة إلى الأرض. لم يتم تنفيذ المشروع. سوف تسأل لماذا؟ هذه مشكلة قياسية لاستكشاف الفضاء - نقص التمويل. إنها ذات صلة في عصرنا.

المستوطنات الفضائية

في بداية القرن العشرين ، نُشرت قصة رائعة كتبها K. E. Tsiolkovsky بعنوان "Out of the Earth". في ذلك ، وصف المستوطنات المجرية الأولى. في هذه اللحظة ، متىهناك إنجازات معينة في استكشاف الفضاء ، يمكنك تنفيذ هذا المشروع الرائع.

في عام 1974 ، قام جيرارد أونيل ، أستاذ الفيزياء بجامعة برينستون ، بتطوير ونشر مشروع لاستعمار المجرة. اقترح وضع المستوطنات الفضائية عند نقطة الاهتزاز (المكان الذي تلغي فيه قوى جذب الشمس والقمر والأرض بعضها البعض). ستكون هذه القرى دائمًا في مكان واحد.

O^' يعتقد نيل أنه في عام 2074 سينتقل معظم الناس إلى الفضاء وسيكون لديهم موارد غير محدودة من الغذاء والطاقة. ستصبح الارض حديقة ضخمة خالية من الصناعة حيث يمكنك قضاء اجازتك

نموذج مستعمرة O^' النيل

استكشاف الفضاء بطريقة سلمية ، يقترح الأستاذ البدء ببناء نموذج نصف قطره 100 متر. يمكن أن تستوعب هذه المنشأة ما يصل إلى 10000 شخص. تتمثل المهمة الرئيسية لهذه التسوية في بناء النموذج التالي ، والذي يجب أن يكون أكبر بعشر مرات. يزداد قطر المستعمرة التالية إلى 6-7 كيلومترات ، ويزداد الطول إلى 20.

في المجتمع العلمي حول مشروع النيل O^' ، لا تزال الخلافات قائمة. في المستعمرات التي يقترحها ، تكون الكثافة السكانية تقريبًا هي نفسها في المدن الأرضية. وهذا كثير جدًا! خاصة عندما تفكر في أنه في عطلات نهاية الأسبوع لا يمكنك الخروج من المدينة هناك. قلة من الناس يريدون الاسترخاء في الحدائق الضيقة. لا يمكن مقارنتها بظروف الحياة على الأرض. وكيف ستكون الأمور بالتوافق النفسي والرغبة في تغيير الأماكن في هذه الأماكن المغلقة؟هل سيرغب الناس في العيش هناك؟ هل تصبح المستوطنات الفضائية أماكن لانتشار الكوارث والنزاعات العالمية؟ كل هذه الأسئلة ما زالت مفتوحة.

الخلاصة

في أحشاء النظام الشمسي ، يتم وضع كمية لا حصر لها من موارد المواد والطاقة. لذلك ، يجب أن يصبح استكشاف الإنسان للفضاء الآن أولوية. بعد كل شيء ، إذا نجحت ، فإن الموارد المستلمة ستفيد الناس.

حتى الآن ، يخطو رواد الفضاء خطواتهم الأولى في هذا الاتجاه. يمكننا القول أن هذا طفل ، لكنه سيصبح بالغًا بمرور الوقت. لا تكمن المشكلة الرئيسية لاستكشاف الفضاء في نقص الأفكار ، بل نقص الأموال. هناك حاجة إلى موارد مادية ضخمة. لكن إذا قارناها بتكلفة التسلح ، فإن الكمية ليست كبيرة جدًا. على سبيل المثال ، سيسمح خفض الإنفاق العسكري العالمي بنسبة 50٪ بثلاث رحلات استكشافية إلى المريخ في السنوات القليلة المقبلة.

في عصرنا ، يجب تشبع الإنسانية بفكرة وحدة العالم وإعادة النظر في أولويات التنمية. وسيكون الفضاء رمزا للتعاون. من الأفضل بناء مصانع على سطح المريخ والقمر ، وبالتالي يعود بالفائدة على جميع الناس ، بدلاً من مضاعفة الإمكانات النووية العالمية المتضخمة بالفعل. هناك من يجادل بأن استكشاف الفضاء يمكن أن ينتظر. يجيبهم العلماء عادةً على هذا النحو: "بالطبع ، ربما ، لأن الكون سيظل موجودًا إلى الأبد ، لكننا للأسف لن نفعل ذلك."