Довелось тут політати на ветеранах вітчизняного цивільного літакобудування: Як-42 і Ту-154, і дивлячись на обірвані лінії герметизирующих прокладок, обшарпану фарбу на фюзеляжі, і проносяться під тремтячими крилом хмари, розмірковував про космос. А саме, над питанням: чому досі наші кораблі не борознять відкритий космос, немає рейсів «Москва-Місяць», і чому ніхто не поспішає до Юпітера в пошуках інопланетного Обеліска?
Кому-то в це складно повірити, але земні технології давним давно досягли рівня, який може забезпечити, як мінімум масові перельоти до Місяця і назад. Можна і до Марса злітати, якщо з погодою пощастить. Насправді, сучасні літаки в чому не поступаються космічним кораблям, а в чомусь і перевершують.
Перепад тиску в умовах звичайного пасажирського перельоту, не такий сильний, як в умовах космічного польоту, але корпусу літака за час експлуатації доводиться переживати перепади сотні разів, на відміну від космічного корабля, якщо це не Шаттл / Буран. На висоті 10 км атмосферний тиск становить ⅓ від поверхні, тобто різниця тиску, яку витримує літак і космічний корабель на орбіті - це всього третина атмосфери.
Одна атмосфера багато це чи мало? Наприклад, можна на собі відчути, що таке дві атмосфери занурившись у воду на 10 метрів. Таке занурення по плечу просто тренованому людині без будь-якого спорядження, а спортсмени взагалі пірнають на 100 і більше метрів, що вже говорити про можливості атомних підводних човнів або батискафів. Наприклад, рекордний батискаф «Трієст» в 1960-му році успішно витримав майже 1100 атмосфер, що більш ніж в одинадцять разів перевищує тиск на поверхні Венери.
У 1985 році підводний човен "Комсомолець" поставила рекорд занурення до 1027 м, тобто витримала 100 атмосфер, що рівноцінно посадці на Венеру. Нормальною глибиною занурення сучасних атомних підводних човнів є 300 метрів, що, знову-таки в 30 разів перевищує навантаження на космічний корабель.
Інша справа, що при старті з Землі на орбіту, корабель витримує набагато важчі перевантаження через високий прискорення, тому ЯК-42 навряд чи долетить до космосу, якщо його просто прикрутити до ракети. Але якщо використовувати традиційні кораблі для польоту на орбіту, а легкий носій на маршруті «Земна орбіта-Місяць», то завдання спрощується.
Космічний холод теж не так небезпечний, як може здатися. Я про це якось розповідав і повторюся. Ось перед нами графік показань термометра навколоземного супутника TechedSat 2. Показання в градусах Цельсія:
Як бачимо ніяких жахів з «мінус сто» або «абсолютний нуль».
Космічний корабель замерзає лише коли перебуває в тіні, але якщо ми говоримо про міжпланетних перельотах, то в польоті тінь знайти буде складно. Хоча на поверхні Місяця доведеться утеплятися ... Або будувати Луна-парки на піках вічного світла. У міру віддалення від Сонця, буде ставати холодніше, але в масштабах Сонячної системи Марс не так далеко, а в дорогу до Юпітера вже доведеться з собою прихопити грубку.
Проблема термоізоляції літака складніше. Вакуум - це відмінний термос, а літак постійно охолоджується потоком, що набігає повітря. Підводному човні ще гірше: теплоємність води набагато вище, правда вода не буває холодніше -1 за Цельсієм. На борту ж космічного корабля або станції постійно працює маса агрегатів, які нагрівають внутрішнє середовище. Тому для космічного корабля, найчастіше, актуальніше охолодження, а не обігрів. Вітру в космосі немає, вентилятори за бортом теж не приносять користі, тому доводиться скидати тепло тільки через інфрачервоне випромінювання. Можна поглянути на величезні радіатори Міжнародної космічної станції. Їх можна сплутати з сонячними батареями, але їх відмінність в тому, що радіатори завжди розташовані в перпендикулярній площині до батарей.
Система підтримки теплового режиму - це важлива складова космічного апарату, про яку ми ще поговоримо окремо.
Небезпека радіації в космосі теж серйозно переоцінена. До сих пір по інтернету ходять міфи ніби політ на Місяць неможливий через згубного впливу космічної радіації. Екіпаж МКС, на думку прихильників цього міфу, живе тільки завдяки магнітному полю Землі.
Насправді, магнітне поле Землі забезпечує лише частковий захист від космічної радіації, і не здатне протистояти високоенергетичним міжзоряним і межгалактическим часткам. Реальною перешкодою для космічної радіації є тільки земна атмосфера, і чим ближче до землі тим краще. Тому я б не рекомендував засмагати на високогірних курортах або хоча б робити це в алюмінієвих трусах.
Для пілотів у відкритому космосі вплив космічної радіації приблизно в два рази інтенсивніше ніж на висоті польоту МКС, але не через те, що станція летить під прикриттям магнітного поля, а тому, що її прикриває сама Земля. Тобто космічні частинки бомбардують навколоземну станцію тільки «зверху», а на міжпланетних траєкторіях мандрівникам дістанеться з усіх боків.
Навіть найтонша атмосфера Марса скорочує радіаційний вплив вдвічі, на відміну від умов на орбіті. Таким чином на поверхні Марса радіаційний фон, як на борту МКС. Це при тому, що магнітного поля у планети немає взагалі. Відповідно, у відкритому космосі у Марса, в спокійну сонячну погоду, радіація все в два рази вище ніж на МКС.
Проте, після дослідження радіаційних умов під час польоту марсохода Curiosity, NASA прийшло до висновку, що політ на Марс занадто небезпечний для людей з-за перевищення сумарно накопиченої дози. Але перевищення це всього в півтора рази, і тільки за умови, що шлях в одну сторону займе 360 діб. Якщо ж передбачити більш ефективні двигуни для перельоту до Марса, і скоротити час польоту хоча б удвічі, то радіаційна загроза вже вкладається в межі допустимого.
Єдине, що представляє реальну радіаційну небезпеку для космонавтів - це сонячні спалахи і сонячні протонні події. Тут, звичайно потрібна серйозна захист, але над нею зараз вже працюють. Хоча навіть корпус космічного корабля здатний забезпечити істотний захист пілотам.
Ось графік порівнює інтенсивність радіаційного впливу на супутник NASA ACE (червона лінія), який розташовується на відстані 1,5 млн км від Землі в бік Сонця, з показаннями датчика RAD на борту марсохода Curiosity (білі крапки), який на момент спостережень знаходиться всередині спускається капсули на перелітної траєкторії.
Видно пряма кореляція показань, але «голий» АСЕ отримує опромінення в кілька порядків більше. Якщо ж для населеного відсіку пілотів і пасажирів застосувати більш складну схему захисту, то вплив сонячного випромінювання буде ще слабкіше. Найпростіший варіант - екрануватися шаром води або палива, все одно їх з собою доведеться брати чимало. До того ж вірогідність попадання сонячного спалаху в корабель досить низька - таке трапляється раз від місяця до півроку, якщо орієнтуватися на результати Curiosity. Тобто вирушаючи в тижневий тур на Місяць, досить звіритися з прогнозом сонячної погоди, не навантажуючи важкої радіаційної захистом.
Радіаційні пояси, які формуються навколо Землі під дією магнітного поля планети, теж становлять небезпеку тільки в умовах сонячного спалаху. У такі моменти інтенсивність частинок в них зростає в тисячі разів. Але в спокійний час їх можна відносно безпечно долати коротким шляхом, по слідах «Аполлонов».
У своєму огляді я не намагаюся довести, що подорожі на інші планети це легко і просто. Космічний корабель складніше ніж літак або підводний човен, він повинен працювати в абсолютно ворожому середовищі, з нього не вистрибнеш з парашутом, що не випливеш на поверхню з дихальною маскою. Численні прилади життєзабезпечення доводиться дублювати і троіровать, а потім ще примудритися вмістити їх у вкрай обмежений обсяг і зробити їх максимально легкими. Тому космічний корабель досі - фактично штучна ручна робота, а розробка нового - довгий і складна справа.
Чому ж їх досі немає?
Причина нерозвиненості космічної пасажирської індустрії лежить в низькій зацікавленості людей в таких польотах. Цивільна авіація розвинулася в значній мірі завдяки тісним економічним зв'язкам США і Європи. За швидкий перетин Атлантики довгий час боролися мореплавці, і естафету у них взяла авіація. Розвиток науки, техніки і авіапромисловості йшло у відповідь на комерційний попит.
Для розвитку пілотованої космонавтики, почала регулярного космічного повідомлення, розвитку міжпланетної економіки і бізнесу, людству потрібен форпост в іншому світі. Чи буде він на Місяці або Марсі, не так важливо, але поки його немає, ми так і будемо бовтатися у поверхні Землі, вкотре переказуючи радянську доктрину про «дослідженні Сонячної системи автоматами», яка народилася після поразки в місячної гонці.