Ничто не кажется более удручающим, чем мысль о том, что человечество навсегда останется прикованным к одному крошечному камню под названием Земля. Однако, стремясь расширить пределы человеческой цивилизации и шагнуть в глубины космоса, мы сталкиваемся с множеством трудностей. Эти проблемы угрожают нашим планам стать по-настоящему развитой и межпланетной цивилизацией.
К счастью, человеческая изобретательность не знает границ. Любопытство и жажда открытий нередко вознаграждаются самыми неожиданными и даже невероятными решениями.
10. Силовые поля для защиты астронавтов от радиации
В 2008 году учёные из британской лаборатории имени Резерфорда и Эпплтона разработали рабочую модель силового поля. Оно способно защищать астронавтов от смертельно опасных частиц, исходящих от Солнца.
Если в фильмах такие технологии чаще всего используются как оружие, то в реальности у них куда более практичная цель — защита от космической радиации и рака. Кроме того, силовые поля могут заменить традиционные экраны из тяжёлых материалов, которые уменьшают полезную нагрузку космического корабля.
В эксперименте «мини-магнитосфера», созданная вокруг модели корабля, успешно отклоняла большую часть вредного излучения. Работа прототипа основана на том же принципе, что и магнитное поле Земли. Радиация Солнца имеет заряд, поэтому она просто «отскакивает» от невидимого барьера.
Если эту технологию увеличить до реальных масштабов, она могла бы спасти жизни астронавтов во время солнечной вспышки. В будущем подобные щиты смогут даже отражать лазеры. Однако на длительных миссиях, например при полёте на Марс (а это около 58 миллионов километров), для поддержания такого щита потребуется огромное количество энергии.
9. Орбитальные солнечные электростанции
Энергозависимая Япония в ближайшие годы может столкнуться с кризисом. Стране, население которой значительно превышает Калифорнию при куда меньшей территории, требуется колоссальное количество энергии. После аварии на Фукусиме использование атомной энергии вызывает серьёзные опасения. А свободной земли для строительства солнечных станций в Японии почти нет.
Именно поэтому Японское агентство аэрокосмических исследований предложило буквально внеземное решение: создание гигантских отражателей на геостационарной орбите. Эти огромные зеркала будут концентрировать солнечный свет на приёмниках, также находящихся в космосе. Затем миллиарды крошечных антенн преобразуют энергию в микроволновое излучение и передадут его на Землю.
Таким образом, будет реализован вековой путь — от идей Николы Теслы о беспроводной передаче энергии в начале XX века до фотогальванических элементов, появившихся спустя десятилетия. В космосе солнечные батареи работают гораздо эффективнее, ведь их не ограничивает атмосфера.
Однако строительство такой станции связано с невиданными ранее техническими трудностями. Поэтому рабочая модель может появиться не раньше, чем через 20–25 лет.
8. Использование солнечных парусов вместо топлива
Проект Sunjammer обещает открыть новую эру космических путешествий. Традиционное химическое топливо дорого и неудобно. А солнечный парус способен использовать бесконечный источник энергии — поток фотонов от Солнца.
Sunjammer представляет собой гигантский парус площадью более 1200 квадратных метров. Он работает по тому же принципу, что и паруса древних мореплавателей. Только вместо ветра его приводит в движение солнечный свет. Даже крошечные фотоны оказывают давление, и это позволяет парусу двигаться без двигателя и топлива.
Планировалось, что Sunjammer будет запущен в 2014 году на ракете Falcon 9. После раскрытия он должен был выполнять роль космической метеостанции, наблюдая за активностью Солнца. В будущем подобные паруса смогут получать дополнительное ускорение от лазеров, направленных с орбиты.
Через сотни лет огромный парус размером с Техас сможет доставить космический корабль к соседней звёздной системе за несколько столетий. Для сравнения: ближайшая к нам звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,3 световых года.
7. Колонизация Луны вместо Марса
Многие считают, что именно Марс должен стать «вторым домом» человечества. Однако заселение Красной планеты — задача невероятно сложная и требующая огромных ресурсов.
Альтернативой является Луна, которая расположена значительно ближе к Земле. Это делает её колонизацию более доступной. К тому же под поверхностью Луны существуют обширные пещеры, образованные потоками древней лавы. В них можно укрыться от радиации, перепадов температур и метеоритов.
Также многие лунные кратеры подходят для создания купольных городов. В таких закрытых пространствах можно будет регулировать температуру, давление и уровень кислорода, создавая комфортные условия для жизни.
6. Облегчённые «мускульные» скафандры
Учёные Массачусетского технологического института (MIT) работают над новой моделью скафандра. Вместо громоздкой конструкции он напоминает спортивный костюм.
Такой облегающий костюм оснащён встроенными катушками, которые имитируют работу мышц и помогают астронавтам двигаться. Самое главное — эти катушки создают необходимое давление, заменяя традиционный метод, при котором скафандр надувается газом, словно шар.
Материал реагирует на тепло тела, а сами катушки изготовлены из сплава с «памятью формы». Это позволяет костюму быстро адаптироваться и быть удобным в эксплуатации. Кроме того, такой скафандр выглядит гораздо современнее и не сковывает движения исследователей.
5. Отправка эмбрионов вместо взрослых людей
Одним из самых радикальных проектов является Icarus. Он предлагает отправлять в космос не взрослых астронавтов, а человеческие эмбрионы.
Такие «корабли-семена» будут напоминать огромные морозильники, перевозящие миллионы эмбрионов к далёким планетам. На месте их можно будет выращивать в искусственных матках. Это позволит обойти сразу несколько проблем: корабль не обязан быть быстрым, эмбрионы проще защитить от радиации, а взрослым не придётся десятилетиями жить в замкнутом пространстве без дела.
Разумеется, этот проект пока выглядит фантастически и не рассматривается космическими агентствами всерьёз. Но как гипотетическая идея на далёкое будущее он всё же заслуживает внимания. Главная проблема — воспитание детей в условиях новой планеты.
4. Выращивание растений в марсианском и лунном грунте
Будущие колонисты должны будут сами обеспечивать себя пищей. Постоянные поставки продуктов с Земли невозможны, поэтому вопрос выращивания растений в инопланетной почве стал крайне актуальным.
Учёные провели эксперимент, используя образцы грунта с вулканов Земли, которые по составу схожи с марсианским и лунным. В эти почвы пересадили ростки пшеницы, моркови, томатов и горчицы. Часть растений смогла прижиться даже без добавления удобрений.
Результаты показали, что марсианский грунт подходит для сельского хозяйства лучше, чем лунный. Интересно, что некоторые растения на «марсианской почве» росли даже лучше, чем на контрольных образцах земного грунта. Однако остаётся вопрос — как поведут себя растения в условиях невесомости и при другой системе удержания влаги.
3. Отклонение астероидов с помощью лазеров
Опасность столкновения Земли с астероидом остаётся реальной. Взорвать его бомбой — плохое решение, так как осколки всё равно упадут на планету.
Учёные предлагают другой вариант — использовать мощные орбитальные лазеры. Проект DE-STAR предполагает создание огромной установки, которая будет собирать солнечный свет и преобразовывать его в мощный луч.
Лазер сможет плавить участок астероида диаметром 30 метров даже с расстояния, равного дистанции от Земли до Солнца. При этом у астероида появится «хвост», как у кометы, а выброс вещества изменит его траекторию.
Но подобная система может быть создана не раньше, чем через 30–50 лет. Ведь каждая её часть должна быть длиной почти 10 километров.
2. «Липкие» зонды для комет и астероидов
Лаборатория реактивного движения NASA разрабатывает роботов под названием Lemur Bots. Их особенность — возможность буквально цепляться за поверхность космических тел.
Они используют сотни микро-крючков, которые напоминают принцип работы липучки «велкро». Робот может легко закрепиться на поверхности астероида или кометы, а затем так же просто отцепиться.
Это позволит исследовать космические объекты, которые практически не имеют гравитации. Ведь малейшее движение может отбросить исследовательский аппарат в открытый космос. Кроме того, такие роботы смогут забираться в марсианские лавовые пещеры, чтобы собирать образцы.
1. Искусственные растения для выработки кислорода
Без кислорода человек погибает за считанные минуты. Поэтому одно из самых перспективных решений — создание искусственных растений.
Студент Лондонского Королевского колледжа искусств Джулиан Мелкьорри разработал синтетический лист. Внутри него находятся хлоропласты, заключённые в матрицу из белков шёлка. Они превращают углекислый газ, воду и свет в кислород.
Такой материал можно использовать для покрытия стен и потолков будущих космических станций, создавая замкнутую систему жизнеобеспечения. Единственным необходимым ресурсом будет вода. Солнечный свет есть всегда, а углекислый газ производят сами астронавты.
Получение воды также не станет проблемой: NASA уже давно научилось перерабатывать даже мочу в пригодную для питья жидкость.
