Содержание
Ученые выяснили, к каким последствиям приведет длительный перелет к Марсу
Наука
close
100%
Потеря памяти, слабоумие и депрессия — лишь малая часть проблем, которые грозят астронавтам будущего после длительного полета к Марсу и пребывания на нем. К такому выводу пришли ученые, взглянув на мышей, облученных соответствующей дозой радиации.
Недавно основатель компании SpaceX Илон Маск рассказал о своих планах по колонизации Марса. Однако амбициозный предприниматель в своем выступлении совсем не затронул тему защиты колонистов от космической радиации.
А тем временем все больше исследователей называют высокую дозу облучения главным препятствием на пути человечества к Красной планете.
Основной источник радиации в космосе — это так называемые космические лучи, которые состоят из элементарных частиц и ядер атомов, движущихся с очень высокими энергиями.
Часть этих частиц идет от Солнца в процессе корональных выбросов массы или солнечного ветра, но самые высокоэнергетичные лучи приходят из далекого космоса. Закрыв глаза, космонавты МКС периодически замечают вспышки света.
«Вы готовы умереть? Тогда вы кандидат на отправку»
Что наобещал Маск на конгрессе в Мексике
Маск полетит за Марс
Илон Маск собрался лететь за Марс
«Вау, ракета SpaceX взорвалась!»
Ракета Falcon взорвалась перед стартом на мысе Канаверал
Существует предположение, что это явление как раз связано с воздействием частиц высоких энергий, попадающих в сетчатку глаза.
В 2014 году NASA опубликовало данные научного прибора RAD (Radiation assessment detector), установленного на марсоходе Curiosity.
Этот прибор собирает данные для оценки уровня радиационного фона, который будет воздействовать на участников будущих экспедиций к Марсу. Он расположен практически в самом центре ровера, тем самым имитируя астронавта, находящегося внутри космического корабля.
Данные прибора RAD показали, что за время путешествия к Красной планете туда и обратно астронавт получит дозу радиации не менее 0,66 Зв
(зиверт — единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в Международной системе единиц СИ). По стандартам NASA максимальная допустимая доза составляет от 0,6 до 1 Зв для женщин и от 0,8 до 1,2 Зв для мужчин. Более того, оценки прибора RAD не учитывают время, которое астронавты проведут на поверхности планеты.
Новое исследование, проведенное в Университете Калифорнии в Ирвайне, выявило еще один негативный эффект длительного воздействия радиации на живой организм.
Ученые в течение 12 недель проводили облучение лабораторных мышей ионами кислорода и титана в знаменитой Брукхэвенской лаборатории.
Фактически такое воздействие имитирует облучение организма во время долгих межпланетных полетов. Оказалось, что воздействие высокоэнергетичных заряженных частиц вызывает серьезные нарушения работы мозга, включая деменцию (слабоумие). Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
«Это плохие новости для астронавтов, которые собираются участвовать в двух-трехлетнем путешествии на Марс, — сказал профессор радиационной онкологии школы медицины при Университете Калифорнии Чарльз Лимоли, — космическое пространство представляет новые угрозы для астронавтов. Воздействие частиц высоких энергий может привести к целому ряду возможных осложнений центральной нервной системы, таких как различные нарушения памяти, тревоги, депрессии, уменьшение производительности труда и снижение скорости принятия решений.
Многие из этих неблагоприятных последствий могут продолжить развиваться на протяжении всей последующей жизни».
Также исследователи обнаружили еще один негативный эффект, связанный с длительным облучением.
Он проявляется в том, что мозг грызуна подавляет предыдущие неприятные воспоминания и стрессовые ассоциации, в результате чего у животного пропадает чувство страха. Авторы исследования приводят пример с человеком, который при подобном отсутствии страха продолжал бы любить воду, только что чуть не утонув в ней.
К-219: 30 ядерных боеголовок лежат в Атлантике 30 лет
30 лет назад в водах Атлантики произошла авария на АПЛ К-219
Не так страшна Хиросима, как ее малюют
Ученые назвали последствия бомбардировки Японии преувеличенными
Полеты к Луне надрывают сердце
Астронавты, летавшие к Луне, чаще умирают от проблем с сердцем
Спустя шесть месяцев после облучения мозг подопытных животных продолжает демонстрировать признаки воспаления и поражения нейронов.
Медицинская визуализация показала, что работа нейронной сети нарушается в результате сокращения дендритов и так называемых дендритных шипиков в нейронах.
Это особые синаптические соединения, нарушения в работе которых ведет к проблемам в передаче сигналов между клетками мозга. Ученые замечают, что похожие типы когнитивных дисфункций наблюдаются у пациентов с раком мозга, которые получили большую дозу радиации в ходе лучевой терапии. За полгода полета на Марс астронавт рискует получить соответствующую дозу облучения, что может стать серьезной проблемой при планировании будущих межпланетных экспедиций, замечают авторы исследования. Означают ли результаты, полученные на мышах, неминуемый риск для астронавтов? «Нет данных, что влияние радиации на нейроны мышей фундаментальным образом отличается от воздействия на нейроны человека, и данные, полученные из исследования мышей, помогут обрисовать проблемы, которые придется учитывать при оценке риска и возникновения человеческих ошибок», — считают ученые.
Работа Чарльза Лимоли — это часть обширной программы NASA по изучению воздействия радиации на организм человека и поиску возможных путей смягчения такого воздействия. Космический корабль должен будет иметь зоны повышенной защиты для отдыха и сна, считают исследователи. Однако даже такие зоны повышенной защиты не спасут экипаж от космических лучей высоких энергий. Также в настоящее время в NASA думают, как уменьшить последствия радиационного облучения медикаментозным способом.
Летом 2016 года в журнале Scientific Reports было опубликовано другое исследование, показывающее, что астронавты, участвовавшие в лунной программе США, гораздо чаще подвержены риску сердечно-сосудистых заболеваний. В случае экспедиций на Международную космическую станцию астронавты подвержены куда меньшему риску, так как станция вращается внутри магнитосферы Земли. Фактически поле представляет собой дополнительную защиту, ослабляя поток заряженных частиц.
Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter
Новости
Дзен
Telegram
Картина дня
«Новых заданий не планируется». Шойгу отчитался перед Путиным о завершении мобилизации
Шойгу объявил об окончании частичной мобилизации
Летчики упавшего в Иркутске Су-30 были без сознания в момент крушения
СК: пилоты разбившегося в Иркутске Су-30 могли потерять сознание из-за неисправности систем
«Риск большого блэкаута». Киевлян предупредили о продолжительных отключениях света
В Киеве на неопределенный срок ввели экстренные отключения электричества
Самолет с королевой-консортом Британии на борту получил повреждения в полете
Белый дом подтвердил участие Байдена в саммите G20, а также анонсировал его новые визиты
Адвокат Бадамшин: у Собчак «не было и нет» статуса подозреваемой по делу о вымогательстве
Мужа Пелоси прооперировали после нападения
Новости и материалы
МИД Ирана: Тегеран не поставляет оружие сторонам конфликта на Украине
Пушилин: российские силы продвигаются вперед практически по всей линии соприкосновения
Агент рассказал, от чего будет зависеть интерес к российским игрокам со стороны клубов из Европы
Вильфанд спрогнозировал похолодание в Москве на следующей неделе
Петржела уверен, что «Зенит» обыграл бы «Ференцварош» Черчесова с закрытыми глазами
Российский посол в Оттаве назвал новые канадские санкции символическими, но пообещал ответ
Роналду стал худшим футболистом Лиги Европы по количеству упущенных явных голевых моментов
В Чехии прошли антиправительственные акции протеста
ООН призвала стороны приложить усилия для продления продуктовой сделки
Канчельскис заявил, что у отказавшихся от сборной России футболистов нет мозгов
Легенда «Барселоны» не включил Месси в топ-5 игроков, с которыми ему нравилось играть
Илон Маск заявил, что не причастен к восстановлению Twitter-аккаунта Канье Уэста
Американский генерал отреагировал на слова Путина о мировой угрозе
Семин рассказал, чего добился бы Черчесов со звездами «ПСЖ»
Bloomberg: в Канаде протестующие прервали мероприятие с Блинкеном
Стюарды в Ларнаке отобрали антироссийский баннер у болельщицы киевского «Динамо»
Глава парламента Крыма Константинов: СВО должна завершиться «на Одессе и Киеве»
Кадыров сообщил об уничтожении более 650 военных ВСУ и 40 единиц техники
Все новости
Польша потребовала от Германии $1,3 трлн за Вторую мировую. России тоже выставят счет
Польша потребует от России возмещения потерь, понесенных в годы Второй мировой
Военная операция РФ на Украине. День 247-й
Онлайн-трансляция военной спецоперации РФ на Украине — 247-й день
Сына красноярского губернатора Усса подозревают в отмывании денег. И Россия, и США
Суд в Москве заочно арестовал сына красноярского губернатора Усса, задержанного в Италии
Крупный калибр. Как подбить БМП из снайперской винтовки
Какое снайперское оружие применяется в ходе спецоперации на Украине
«Указа президента может и не быть». Когда завершится частичная мобилизация
«Ведомости» связали окончание мобилизации в России с началом осеннего призыва
Маск написал первый твит как владелец Twitter. Это четыре слова
Маск прокомментировал покупку Twitter фразой «птичка на свободе» и уволил топ-менеджеров
«Убийца здесь, чтобы увидеть Элвиса». Умер музыкант Джерри Ли Льюис
Гаишники поставили на учет «клон» автомобиля. Настоящая машина не может выехать на дорогу
ГИБДД ХМАО признала подлинным «левый» двойник автомобиля
Тест: угадайте, что на фото: предмет быта или средство контрацепции древних египтян
Как выглядели первые презервативы и оральные контрацептивы у древних египтян
Три сценария: что будет с ключевой ставкой до конца 2022 года
Рейтинговое агентство сообщило о наиболее вероятном сохранении ключевой ставки ЦБ на уровне 7,5%
«Россия — острая угроза». Пентагон опубликовал Стратегию нацобороны
Минобороны США назвало Россию «острой угрозой», а Китай — «главным вызовом»
Конец однополярного мира и ядерное оружие. О чем Путин говорил на «Валдае»
Путин назвал помощь Донбассу главной целью спецоперации на Украине
Сериал «Конец света»: дьявол-Колокольников подбивает сына-антихриста на апокалипсис
Рецензия на сериал Александра Незлобина «Конец света» с Юрием Колокольниковым
Эффективные способы защиты от космических факторов в межпланетном корабле и внеземной колонии
Предлагаемые решения: защита от космической радиации обеспечивается соединением кораблей эскадры в пакет, который образует защитный кокон вокруг жилых отсеков; защита колонистов от гипогравитации обеспечивается размещением на планетах колоний космического типа, которые создают искусственную силу тяжести за счёт вращения на специальных платформах с минимальным трением.
Введение
Полёты на Марс и его колонизация – составная часть идеи космической экспансии. Инженерный проект экспедиции на Марс (Das Marsprojekt) был подготовлен Вернером фон Брауном в 1948 году и стал первым «технически всеобъемлющим проектом» такой экспедиции. Он был опубликован в 1952 году под названием The Mars Project [ 1 ].
В предисловии к проекту фон Браун заявил, что его исследование ещё не завершено. Он сказал, что опустил детали некоторых тем, которые необходимо будет рассмотреть дополнительно, включая долгосрочные последствия космических полётов для людей.
Дальнейшие открытия подтвердили его предположения. Опасность высокоэнергетического солнечного и галактического излучения, а также длительной невесомости не была известна в 1948 году.
Фон Браун не планировал защиту экипажей от такого излучения ни в межпланетном перелёте, ни на поверхности Марса. Длительная невесомость также не рассматривалась как угрожающий космический фактор.
До сих пор сильны сомнения в возможности полётов на Марс до 2040 года. Для межпланетных перелётов нужны не только ракеты и корабли, но и защита экипажа от космической радиации. Одним из главных препятствий является угроза здоровью космонавтов от космической радиации, испускаемой Солнцем и галактическими источниками. В результате воздействия тяжёлых заряженных частиц галактических лучей на головной мозг космонавты, летящие на Марс, могут потерять координацию и память уже в полёте.
Для защиты требуется снабдить корабль обшивкой толщиной более одного метра из веществ с атомами лёгких химических элементов, но это приведёт к его чрезвычайному утяжелению и нереальному потреблению ракетного топлива.
«На Марс люди точно полетят, но сейчас мы к этому не готовы технологически. В 2040 – 50-х годах это можно будет сделать», – утверждает Игорь Митрофанов, руководитель отдела ядерной планетологии ИКИ РАН [ 2 ]. Возможным решением проблемы радиации, альтернативным утолщению обшивки, он считает быстрый перелёт.
Быстрый перелёт означает, что вместо типичных для самой экономной траектории полёта Гомана 260 суток время перелёта необходимо сократить в несколько раз. С учётом законов небесной механики время можно сократить до 90 и 30 суток. Для этого желательно иметь корабль с ядерными тепловыми двигателями, поскольку ракеты с термохимическими двигателями потребуют значительного увеличения стартовой массы. Вместе с тем при использовании многоразовых ракет не исключена возможность многократного сокращения затрат на обеспечение топливом ракет, направляемых к Марсу по коротким траекториям.
На 67-м Международном конгрессе по астронавтике в Гвадалахаре 27 сентября 2016 года Илон Маск, глава компании SpaceX, представил проект межпланетной транспортной системы, предполагающей применение многоразового космического транспорта для доставки людей на Марс.
Время полёта до Марса составит около 90 дней [ 3 ].
Однако даже имея эффективную транспортную систему, компания SpaceX до первого полёта к Марсу должна решить ещё множество проблем, связанных с предотвращением отрицательного воздействия факторов космического полёта, таких как радиация, невесомость и ограниченность пространства для экипажа.
Сложно решаемой является проблема торможения корабля возле Марса на субпараболической скорости – сохранится риск промаха при вхождении в узкий коридор допустимых отклонений, когда корабль недостаточно затормозится и уйдёт в межпланетное пространство или столкнётся с поверхностью Марса. Высокая скорость вхождения в атмосферу требует решения проблемы высокой надёжности теплозащиты в связи ростом теплового излучения пропорционально температуре в четвёртой степени.
Вероятно, требуется предварительное торможение ракетными двигателями перед торможением в атмосфере Марса. Поэтому остаётся актуальной задача нахождения не только способов быстрого перелёта, но и способов эффективного экранирования радиации при относительно медленном перелёте.
Для антирадиационной защиты можно использовать ресурсы вещества астероидов – космический корабль, на котором находятся астронавты, направляющиеся на Марс, может встретиться с одним из попутных астероидов, когда он проходит мимо Земли, и путешествовать с ним, пока не приблизится к Красной планете.
Антирадиационная защита из ресурсов вещества на попутных астероидах
Институт перспективных концепций NASA (NIAC) в Атланте, штат Джорджия, США, профинансировал исследование, чтобы выяснить, можно ли использовать астероиды для защиты от радиации. Исследование провела Даниэлла Делла-Джустина, студентка Аризонского университета в Тусоне, США [ 4 ].
Небольшая группа астероидов регулярно проходит по своим орбитам мимо Земли и Марса. Проект предлагает использовать этих попутчиков – космический корабль, на котором находятся астронавты, направляющиеся на Марс, может встретиться с одним из попутных астероидов, когда он проходит мимо Земли, и путешествовать с ним, пока не приблизится к Красной планете.
В одной из версий проекта корабль совершает посадку на астероид и астронавты закапывают его в реголите. Так космический корабль будет защищён от космических лучей в течение 6–10-месячного путешествия на Марс. Толщина защитного слоя может быть несколько метров.
В другой версии собранный роботами или астронавтами материал можно поместить в полую оболочку, окружающую космический корабль, без посадки на астероид. Оболочка из реголита послужит защитой от радиации.
Делла-Джустина составила список из 40 астероидов, орбиты которых пересекают орбиты Земли и Марса. В рамках своего исследования она будет наблюдать за этими объектами, чтобы увидеть, являются ли они астероидами B-типа, которые содержат относительно небольшую долю тяжёлых элементов. Тяжёлые элементы производят опасные вторичные частицы при столкновении с космическими лучами, поэтому они не подходят для защиты от излучения при относительно небольшой толщине покрытия из реголита.
Есть и проблемы. Одна из них состоит в том, что с материалом на поверхности астероидов может быть не так просто работать из-за статического электричества.
Ожидается, что ультрафиолетовый свет от Солнца вызовет накопление электрического заряда на поверхности астероидов, что это может привести к прилипанию кусков материала и склеиванию любых механизмов, которые могут использоваться для обработки поверхности астероида. Другая проблема – необходимо подстраивать скорость отлёта корабля от Земли к фактической скорости астероидов, которая может быть далека от оптимальной. Поэтому поиск новых способов защиты необходимо продолжить.
Благодаря большой численности эскадры создаётся возможность использовать для защиты от радиации сами корабли, а не порции реголита с попутных астероидов. Каждый корабль по отношению к другим кораблям является готовым экраном, частично защищающим от космической радиации. При высокой плотности роя кораблей в эскадре и правильной ориентации корабля жилые отсеки могут быть эффективно защищены многометровыми слоями топлива в баках ракет.
Проект Testudo. Рой космических кораблей как автозащита кораблей эскадры от космической радиации
Создание на Земле защитных экранов для запуска с космическим кораблём добавило бы кораблю такую большую дополнительную массу, что стоимость миссии увеличилась бы до иррациональных величин.
Так обстоит дело с эскадрами из небольшого количества кораблей, летящих на Марс.
Вместе с тем план полётов на Марс, разработанный компанией SpaceX, предусматривает отправку в короткий срок эскадры численностью от 100 кораблей в первом запуске до 1000 кораблей через десятилетие. «Маск заявил, что планирует отправить на Марс один миллион человек к 2050 году. SpaceX построит флот из 1000 звездолётов, чтобы переправить их туда» [ 5 ]. По его словам, в ближайшие 10 лет SpaceX планирует построить 1000 космических кораблей многоразового пользования DragonCrew (100 аппаратов в год), которые сегодня разрабатываются на заводе компании в Техасе. SpaceX планирует отправлять на Марс космические корабли с пассажирами примерно раз в 26 месяцев [ 6 ].
Таким образом, благодаря большой численности эскадры создаётся возможность в случае изменения расписания – отправки кораблей на Марс не поочередно в течение одного месяца, а большой и компактной группой в один день, аккумулируя их перед стартом на орбите, – использовать для защиты от радиации сами корабли, а не порции реголита с попутных астероидов.
Каждый корабль по отношению к другим кораблям является готовым экраном, частично защищающим от космической радиации.
При высокой плотности роя кораблей в эскадре и правильной ориентации корабля жилые отсеки могут быть эффективно защищены многометровыми слоями топлива в баках ракет. Низкая молекулярная масса метана и кислорода повышает эффективность экранирования.
Для 1000 кораблей оптимальная конфигурация построения представляет собой сферу, поверхность которой образована пакетом ракет в один слой или два слоя, ориентированных жилыми отсеками к центру сферы. Такое защитное построение эскадры подобно построению римского военного отряда, называемым testudo, или «черепаха». Резонно защитным пакетам ракет различной формы дать общее наименование Testudo («Тестудо»).
На рис. 1 «Варианты радиального построения кораблей эскадры в пакет Testudo» показаны возможные конфигурации пакетов кораблей при большой и малой численности эскадр. Для эффективного использования двуслойной сферы, которая не показана на рисунке, внешний слой должен собираться из непилотируемых аппаратов, которые транспортируют только топливо и грузы.
Рис. 1. Варианты радиального построения кораблей эскадры в пакет Testudo
Формирование пакетов кораблей целесообразно осуществлять после того, как каждый корабль будет выведен бустером на траекторию полёта к Марсу – вибрация от работающих двигателей может потребовать усиления креплений в пакете. При достаточно плотном построении эскадры собирание пакета потребует не более суток, что не приведёт к получению экипажем значительной дозы облучения. Теоретически пакет может формироваться и лететь без механического контакта ракет и сохранять минимальную дистанцию благодаря корректирующей работе ЭРД малой тяги. Однако механическое соединение предпочтительнее.
При подлёте к Марсу за несколько часов производится расформирование пакета. Каждый корабль самостоятельно совершает посадку или выходит на орбиту вокруг планеты, где разгружается челноком, курсирующим между планетой и орбитой.
Эффективная защита экипажа от радиации позволяет вернуться к классической траектории Гомана при полёте на Марс, что существенно сократит расходы топлива и стоимость перелёта.
Вероятно, будет выбран какой-нибудь средний по оптимальности вариант времени перелёта на Марс – в интервале между 88 и 259 сутками. За счёт экономии топлива создаётся возможность полного ракетного торможения (на 2,128 км/с) или частичного (за счёт атмосферы) при выходе на низкую круговую орбиту спутника Марса, что повышает безопасность полёта. В этом варианте выгодно не совершать посадку на Марс в корабле перелёта, а для доставки пассажиров и грузов использовать челноки на марсианском топливе, курсирующие между планетой и кораблями на орбите.
Перелёт кораблей в составе эскадры, собранной в пакет, имеет дополнительное преимущество – Testudo позволяет иметь единый центр охлаждения криогенных компонентов ракетного топлива. За счёт эффекта масштаба он обеспечит максимальную удельную мощность, недостижимую для отдельной ракеты. Через сеть газопроводов, соединяющую топливные баки ракет пакета, в которой циркулирует охлаждённый газообразный гелий, криогенный центр будет сохранять неограниченно долго метан и кислород в жидком виде.
Для пассажиров преимущество состоит в том, что повышается безопасность перелёта на участке торможения у Марса и решается проблема ограниченного объёма жилого отсека корабля – жилые отсеки всех кораблей пакета соединяются переходами, что увеличивает не только обитаемое пространство, но и число социальных контактов минимум в 10 раз. Это предотвращает развитие конфликтов, характерных для малых длительно изолированных групп.
На рис. 2 «Варианты параллельного построения пакетов Testudo и расположения отсеков ракет» показаны возможные конфигурации пакетов ракет и положения жилого отсека.
Рис. 2. Варианты параллельного построения пакетов Testudo и расположения отсеков ракет. Пакет 19 × 2 = 38 ракет
В месте стыка головных частей двойного пакета ракет из 38 ракет для усиления защиты от радиации возможно размещение дополнительного внешнего параллельного слоя из 12 грузовых ракет. Общее число ракет в пакете возрастёт до 50 штук.
Вместе с тем если использовать нестандартное, но возможное центральное расположение жилого отсека (между топливными баками, а не в носовой части), то вполне эффективным по защите будет пакет из 19 ракет, внутри которого размещены 7 пилотируемых кораблей, защищённых 12 грузовыми кораблями.
За счёт переноса грузового отсека и части топливных ёмкостей из пилотируемых кораблей в грузовые вместимость такого пакета кораблей существенно не сократится, так как число пассажиров каждого корабля увеличится со 100 до 200.
В пакете из 65 ракет число грузовых ракет во внешнем слое равно 24 штукам, тогда как в защищённой сердцевине находится 41 пассажирская ракета.
Вернер фон Браун в своём втором, почти забытом ныне проекте экспедиции на Марс (со стартом 12 ноября 1981 года) предусматривал создание искусственной гравитации на борту кораблей и многоразовых бустеров-челноков Nuclear Shuttle, выводящих корабли на траекторию полёта к Марсу, а затем возвращающихся на околоземную орбиту [ 7 ].
В рассматриваемом проекте нет необходимости использования челноков с ядерными двигателями, но челноки с термохимическими двигателями будут полезны для сохранения необходимого запаса топлива в межпланетных кораблях. Необходимо иметь треть или четверть топлива в баках ракет, чтобы их пакет мог служить защитным коконом от радиации.
Для сохранения нужной порции топлива требуется помощь бустеров-челноков, экономящих топливо ракет, которые отлетают к Марсу.
На рис. 3 «Пакеты Testudo с искусственной гравитацией» показана связка тросами пакета кораблей, раскрученных для создания искусственной силы тяжести. Сила искусственного тяготения может выбираться равной земной или марсианской.
Рис. 3. Пакеты Testudo с искусственной гравитацией
После исчерпания полётного ресурса корабли Starship выгодно использовать как элементы конструктора с типовыми деталями при создании больших околомарсианских и околоземных колоний, защищённых от радиации и от невесомости. Возможно, план колонизации Марса будет откорректирован – на первом этапе, по мере исчерпания рабочего ресурса кораблей Starship (12-15 полётов), одновременно с напланетными колониями непосредственно на поверхности Марса будут создаваться космические колонии как опорные базы усиленной экспансии, поскольку этот этап обеспечен ресурсами.
Топливные баки орбитальных колоний могут продолжать использоваться по назначению – служить хранилищем топлива для курсирующих кораблей. Заполнение баков станций водой также целесообразно. Вода будет поставляться как с Марса, так и с его спутников. При налаживании добычи воды на Фобосе и Деймосе баки отслуживших ракет будут заполняться водой.
Спутники Марса богаты соединениями углерода, который эффективен в качестве материала антирадиационной защиты. Жидкие или порошкообразные соединения углерода также могут служить наполнителями баков ракет, «поставленных на прикол» в орбитальных колониях.
Корабли Starship, исчерпавшие полётный ресурс, также выгодно использовать для создания поселений на поверхности Марса в виде кольцевых пакетов с искусственной силой тяжести. Технически это осуществимо при использовании кольцевых эстакад из лёгких решётчатых ферм.
Если использовать ракеты Starship, обеспечивающие снабжение лунных баз, то к моменту первой отправки эскадры на Марс (100 штук) может накопиться достаточный запас кораблей с почти исчерпанным лётным ресурсом, чтобы использовать их для построения колоний и на орбите, и на поверхности.
При необходимости GraviCity может быть городом для населения в десятки тысяч колонистов – на Луне, Меркурии, Церере и Титане. Особенностью Титана будет использование ветра для поддержания вращения конструкции. Малое тяготение и плотная атмосфера Титана позволяют также создавать парящие привязные города.
Искусственная гравитация для городов на Луне, Марсе и других небесных телах
Долететь до Марса и совершить посадку на него недостаточно. Слабое тяготение Марса так же опасно, как и длительная невесомость. Население инопланетных колоний, живущее в условиях гипогравитации, рискует обрести различные побочные последствия жизни в условиях малого тяготения. От последствий невесомости ущерб для здоровья отличается только более поздним их наступлением. Компактные центрифуги короткого радиуса, в которых космонавты и колонисты должны периодически проходить сеансы погружения в квазигравитацию, к сожалению, тоже не устраняют негативные последствия потери веса, но только отдаляют их наступление.
Возможность создания искусственной силы тяжести в инопланетных колониях ранее была показана в проекте GraviCity. Первый вариант проекта был предложен в конце 2013 года, но его значение для космической экспансии осознаётся только в последнее время. Проект GraviCity был предложен для небольшой долговременной инопланетной базы с малочисленным персоналом. Вместе с тем нет принципиальных ограничений на его масштабирование.
При необходимости GraviCity может быть городом для населения в десятки тысяч колонистов. На рис. 4 «Цилиндрический город с искусственной гравитацией» показан лунный аналог орбитальной колонии на 10 000 человек. Меркурий, Церера и Титан также подходят для строительства таких городов. Особенность Титана – в использовании ветра для поддержания вращения конструкции. Малое тяготение и плотная атмосфера Титана позволяют также создавать парящие привязные города.
Рис. 4. Цилиндрический город с искусственной гравитацией
На рис.
5 «Тороидальный город с искусственной гравитацией» показан вариант города для Марса. Аналогом города является вращающаяся тороидальная конструкция орбитальной колонии. Город может масштабироваться поэтажно вглубь Марса.
Рис. 5. Тороидальный город с искусственной гравитацией
Выводы
- Проект Testudo показывает возможность сокращения дозы облучения экипажа не только за счёт сокращения времени перелёта при использовании энергоёмких околопараболических траекторий, но и за счёт создания эффективной антирадиационной защиты при большом времени перелёта по экономной траектории Гомана. Проект Testudo осуществим при соединении в пакет минимум 19 кораблей типа Starship.
- Пакеты Testudo из отработанных кораблей Starship открывают возможность строительства межпланетных топливных депо и защищённых от радиации больших орбитальных станций с искусственной гравитацией возле колонизируемых планет.
- Космические поселения на Луне, Марсе, Церере, Титане и других небесных телах могут быть защищены от гипогравитации, присущей типовым напланетным поселениям.
Вращение жилых модулей поселения, создающих искусственную силу тяжести, возможно не только в космосе, но и на планетах при незначительных затратах по сравнению с орбитальными поселениями. Независимо от решения проблемы медикаментозной защиты населения от гипогравитации, поселения-центрифуги обеспечат космическую экспансию по всем малым телам Солнечной системы.
Вращение жилых модулей поселения, создающих искусственную силу тяжести, возможно не только в космосе, но и на планетах при незначительных затратах по сравнению с орбитальными поселениями. Независимо от решения проблемы медикаментозной защиты населения от гипогравитации, поселения-центрифуги обеспечат космическую экспансию по всем малым телам Солнечной системы.
Автор рисунков – Александр Майборода
Графика рисунков – Дмитрий Анисимов
Литература
1. Wernher von Braun, Henry J. White. The Mars Project. University of Illinois Press, 1953. 91 p.
2. В РАН усомнились в колонизации Марса до 2040 года [Электронный ресурс] // Интерфакс. 2016. 13 октября. URL: https://www.interfax.ru/russia/532369 (Дата обращения: 20.08.2021).
3. Роб Коппингер. Как Илон Маск собирается колонизировать Марс [Электронный ресурс] // BBC News. Русская служба. 2016. 28 сентября.
URL: https://www.bbc.com/russian/news-37494703 (Дата обращения: 20.08.2021).
4. David Shiga. Hitch hike to Mars inside an asteroid [Электронный ресурс] // New Scientist. 2006. October 23. URL: https://www.newscientist.com/article/dn10358-hitch-hike-to-mars-inside-an-asteroid/ (Дата обращения: 20.08.2021).
5. Grace Dean, Tim Levin. Elon Musk said he’d sell all his houses to fund colonizing Mars – but he’s kept one in California that he rents out for ‘events’ [Электронный ресурс] // Business Insider. 2021. Juny 10. URL: https://www.businessinsider.com/elon-musk-texas-california-house-rent-bay-boca-raton-mars-2021-6 (Дата обращения: 20.08.2021).
6. Кристина Астафурова. Маск запланировал отправить на Марс миллион человек к 2050 году [Электронный ресурс] // РБК. 2020. 19 января. URL: https://www.rbc.ru/technology_and_media/19/01/2020/5e23e77c9a7947f70aa3a847 (Дата обращения: 20.08.2021).
7. David Baker.
Wernher von Braun’s forgotten mission to Mars [Электронный ресурс] // BBC Sky At Night Magazine. 2019. July 16. URL: https://www.skyatnightmagazine.com/space-missions/wernher-von-brauns-forgotten-mission-mars/?fbclid=IwAR2XAFyI8mfibv-dxW70FDo56VIYC1Y515vZWwgILdyvT8jbdnVn0C-ZAuo (Дата обращения: 20.08.2021).
8. Майборода А. О. Долговременная лунная база с искусственной гравитацией и минимальной массой конструкции // Воздушно-космическая сфера. 2019. № 3. С. 36-43.
References
1. Wernher von Braun, Henry J. White. The Mars Project. University of Illinois Press, 1953. 91 p.
2. V RAN usomnilis’ v kolonizatsii Marsa do 2040 goda. Interfaks, 2016, October 13. Available at: https://www.interfax.ru/russia/532369 (Retrieval date: 20.08.2021).
3. Rob Koppinger. Kak Ilon Mask sobiraetsya kolonizirovat’ Mars. BBC News. Russian, 2016, September 28. Available at: https://www.
bbc.com/russian/news-37494703 (Retrieval date: 20.08.2021).
4. David Shiga. Hitch hike to Mars inside an asteroid. New Scientist, 2006, October 23. Available at: https://www.newscientist.com/article/dn10358-hitch-hike-to-mars-inside-an-asteroid/ (Retrieval date: 20.08.2021).
5. Grace Dean, Tim Levin. Elon Musk said he’d sell all his houses to fund colonizing Mars – but he’s kept one in California that he rents out for ‘events’. Business Insider, 2021, Juny 10. Available at: https://www.businessinsider.com/elon-musk-texas-california-house-rent-bay-boca-raton-mars-2021-6 (Retrieval date: 20.08.2021).
6. Kristina Astafurova. Mask zaplaniroval otpravit’ na Mars million chelovek k 2050 godu. RBK, 2020, January 19. Available at: https://www.rbc.ru/technology_and_media/19/01/2020/5e23e77c9a7947f70aa3a847 (Retrieval date: 20.08.2021).
7. David Baker. Wernher von Braun’s forgotten mission to Mars.
BBC Sky At Night Magazine, 2019, July 16. Available at: https://www.skyatnightmagazine.com/space-missions/wernher-von-brauns-forgotten-mission-mars/?fbclid=IwAR2XAFyI8mfibv-dxW70FDo56VIYC1Y515vZWwgILdyvT8jbdnVn0C-ZAuo (Retrieval date: 20.08.2021).
8. Mayboroda A.O. Dolgovremennaya lunnaya baza s iskusstvennoy gravitatsiey i minimal’noy massoy konstruktsii. Vozdushno—kosmicheskaya sfera, 2019, no. 3, pp 36-43.
© Майборода А. О., 2021
История статьи:
Поступила в редакцию: 11.08.2021
Принята к публикации: 04.09. 2021
Модератор: Плетнер К. В.
Конфликт интересов: отсутствует
Для цитирования: Майборода А. О. Эффективные способы защиты от космических факторов в межпланетном полёте и внеземной колонии // Воздушно-космическая сфера. 2021. № 3. С. 32-41.
LHCf продолжает исследовать космические лучи
LHCf завершил свой первый период сбора данных во время запуска LHC 3, используя рекордную энергию столкновения 13,6 ТэВ.
Это совпадает с рекордным временем заполнения машины — 57 часов.
Миллионы космических лучей каждую секунду бомбардируют атмосферу Земли. Это частицы природного происхождения из космоса, которые крайне сложно обнаружить и измерить. Когда они сталкиваются с ядрами в верхних слоях атмосферы, эти так называемые первичные космические лучи производят потоки вторичных космических лучей, которые достигают земли. Эксперимент Большого адронного коллайдера (LHCf), один из самых маленьких экспериментов на LHC, был создан для тщательного изучения этих неуловимых частиц, когда LHC только начал работать. На этой неделе он возобновил свои исследования свойств космических лучей в течение пяти дней сбора данных после завершения модернизации детектора во время второго длительного отключения машины.
«Когда первая страница БАК показала, что БАК заполняется для сбора данных LHCf, мы были очень взволнованы», — говорит Оскар Адриани, заместитель представителя LHCf.
Это первый запуск LHCf по сбору данных при рекордной для LHC энергии столкновения 13,6 ТэВ.
Запуск также совпал с рекордным временем, в течение которого БАК смог сохранить заполнение без перезапуска, а именно за 57 часов. Работа дольше означает более эффективные периоды сбора данных для экспериментов.
Первичные космические лучи могут иметь очень высокие энергии — свыше 10 17 эВ — подобные энергиям столкновений высоких энергий, которые происходят в LHC. Расположенный в 140 м от точки столкновения ATLAS с LHC и размером всего 20 см на 40 см на 10 см, LHCf анализирует нейтральные частицы, которые были выброшены вперед в результате столкновений, имитируя образование вторичных космических лучей в атмосфере Земли. Эксперимент позволяет анализировать нейтральные частицы, поскольку они не отклоняются сильным магнитным полем БАК, и может измерять их свойства с чрезвычайно высокой точностью.
Этот пятидневный запуск, вероятно, станет последним запуском LHCf, включающим протон-протонные столкновения, потому что в следующем периоде сбора данных в ходе запуска 3 коллаборация надеется изучить столкновения протон-кислород, которые лучше имитируют взаимодействие первичных космических лучей.
с атмосферой Земли.
Благодаря более высокой энергии и более высокой статистике, которую обеспечивает прогон 3, LHCf особенно ищет частицы, называемые нейтральными каонами и нейтральными эта-мезонами. Они состоят из кварка и пары антикварков, включая странный кварк. «Модели, которые предсказывают взаимодействие с атмосферой, предсказывают определенное количество вторичных мюонов, но существует несоответствие между ожидаемым и обнаруженным количеством мюонов», — объясняет Адриани. «Измеряя странный компонент, производимый на БАК, мы можем решить эту мюонную загадку».
БАК с его высокой энергией и контролируемой средой является идеальным местом для моделирования и изучения адронных взаимодействий космических лучей. «Космические лучи высоких энергий до сих пор остаются загадкой. Их очень трудно измерить. Вам нужны огромные детекторы, и вы не можете проводить прямые измерения, пока они находятся на орбите, потому что поток слишком мал», — продолжает Адриани. «Итак, LHCf — действительно единственный эксперимент в мире, который может пролить свет на эти взаимодействия при очень-очень высоких энергиях.
Это критический элемент для физиков космических лучей».
Коллаборация LHCf очень благодарна команде по координации запуска ATLAS за их постоянное сотрудничество и поддержку.
Связан ли новый коронавирус 2019 года со всплеском космических лучей?
Обзор
. 2020;106:119-122.
doi: 10.1016/bs.adgen.2020.06.003.
Epub 2020 1 октября.
Н Чандра Викрамасингхе
1
принадлежность
- 1 Букингемский университет, Букингем, Соединенное Королевство; Центр астробиологии Университета Рухуна, Матара, Шри-Ланка; Университет обороны генерала сэра Джона Котелавала, Ратмалана, Шри-Ланка; Национальный институт фундаментальных исследований, Канди, Шри-Ланка. Электронный адрес: [email protected].
Электронный адрес: PMID:
33081921
PMCID:
PMC7529058
DOI:
10.1016/bs.adgen.2020.06.003
Бесплатная статья ЧВК
Обзор
Н Чандра Викрамасингхе.
Ад Генет.
2020.
Бесплатная статья ЧВК
. 2020;106:119-122.
doi: 10.1016/bs.adgen.2020.06.003.
Epub 2020 1 октября.
Автор
Н Чандра Викрамасингхе
1
принадлежность
- 1 Букингемский университет, Букингем, Соединенное Королевство; Центр астробиологии Университета Рухуна, Матара, Шри-Ланка; Университет обороны генерала сэра Джона Котелавала, Ратмалана, Шри-Ланка; Национальный институт фундаментальных исследований, Канди, Шри-Ланка. Электронный адрес: [email protected].
Электронный адрес: PMID:
33081921
PMCID:
PMC7529058
DOI:
10.1016/bs.adgen.2020.06.003
Абстрактный
Заявление ВОЗ о 2019 г.новая вспышка коронавируса как пандемического заболевания произошла через несколько месяцев после того, как мы опубликовали предупреждение о том, что нынешний самый глубокий минимум цикла солнечных пятен, вероятно, будет способствовать возникновению вирусной пандемии. Во время минимума глубоких солнечных пятен (самого глубокого за 100 лет), такого как мы сейчас наблюдаем, два связанных с космосом явления могут повлиять на распространение вирусных заболеваний и потенциальных пандемий.
При ослаблении магнитного поля в окрестностях Земли возник бы высокий поток мутагенных космических лучей. Эти процессы, вероятно, предвещают начало новых пандемий. Нейтронные подсчеты Московского нейтронного монитора показывают, что поток космических лучей, достигающих Земли в 2019 г.действительно был максимальным за полвека с 1962 года. Интересно отметить, что непосредственно перед первыми зарегистрированными случаями нового вируса Короны в Китае был измерен пик космических лучей, на что указывает нейтрон Хьюона. данные монитора. Недавние исследования показали, что оценки времени появления самого последнего общего предка COVID-19, сделанные с использованием текущих данных о последовательности, указывают на появление вируса в период с конца ноября 2019 года по начало декабря 2019 года, что совместимо с самыми ранними ретроспективно подтвержденными случаями и всплеском космических лучей. в конце ноября 2019 года. На наш взгляд, этот сильный всплеск космических лучей каким-то образом был связан с началом вспышки.
Ключевые слова:
2019 новый коронавирус; Космические лучи; Пандемия; Рекомбинантные вирусы; цикл солнечных пятен; Мутация вируса.
© 2020 Elsevier Inc. Все права защищены.
Заявление о конфликте интересов
Конкурирующие интересы Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.
Цифры
Рис. 1
Вариации космических лучей по…
Рис. 1
Вариации космических лучей по данным нейтронного монитора Huon в Китае.
рисунок 1
Вариации космических лучей по данным нейтронного монитора Huon в Китае.
См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC
.
Похожие статьи
Происхождение новых эмерджентных коронавирусных и грибковых заболеваний Candida — земное или космическое?
Steele EJ, Gorczynski RM, Lindley RA, Tokoro G, Temple R, Wickramasinghe NC.
Стил Э.Дж. и др.
Ад Генет. 2020;106:75-100. doi: 10.1016/bs.adgen.2020.04.002. Epub 2020 14 июля.
Ад Генет. 2020.PMID: 33081928
Бесплатная статья ЧВК.Обзор.
Вспышка нового коронавируса: что мы знаем и чего не знаем.
[Нет авторов в списке]
[Нет авторов в списке]
Клетка. 2020 19 марта; 180(6):1034-1036. doi: 10.1016/j.cell.2020.02.027. Epub 2020 19 фев.
Клетка. 2020.PMID: 32078801
Бесплатная статья ЧВК.Аннотация недоступна.
COVID-19: взгляд Матери-Земли на Дарвина?
Миллер М.
Миллер М.
J Уход за ранами. 2020 1 мая; 29 (Sup5a): S3. doi: 10.12968/jowc.2020.29.Sup5a.S3.
J Уход за ранами. 2020.PMID: 32412889
Аннотация недоступна.
Пандемия COVID-19: надежды на исследования протеомики и мультиомики.
Рэй С., Шривастава С.
Рэй С. и др.
ОМИКС. 2020 авг; 24 (8): 457-459. doi: 10.1089/omi.2020.0073. Эпаб 2020 18 мая.
ОМИКС. 2020.PMID: 32427517
[Источник пандемии COVID-19: экология и генетика коронавирусов (Betacoronavirus: Coronaviridae) SARS-CoV, SARS-CoV-2 (подрод Sarbecovirus) и MERS-CoV (подрод Merbecovirus).
].Львов Д.К., Альховский С.В.
Львов Д.К. и др.
Вопр Вирусол. 2020;65(2):62-70. doi: 10.36233/0507-4088-2020-65-2-62-70.
Вопр Вирусол. 2020.PMID: 32515561
Обзор.
Русский.
].Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Объясняют ли солнечные циклы появление COVID-19? Сравнение количества нейтронов между солнечными минимумами 2008-2009 и 2019-2020 гг.
Белл Т.
Белл Т.
Curr Opin Environ Sci Health. 2022 апр;26:100333. doi: 10.1016/j.coesh.2022.100333. Epub 2022 25 января.
Curr Opin Environ Sci Health. 2022.PMID: 35194566
Бесплатная статья ЧВК.Обзор.
использованная литература
Андерсен К.Г., Рамбо А., Липкин В.
И. Проксимальное происхождение SARS-CoV-2. Природная медицина. 2020 г.: 10.1038/s41591-020-0820-9.—
DOI
—
ЧВК
—
пабмед
Хуанг С., Лю В.Дж., Сюй В. Предполагаемый межсемейный рекомбинантный коронавирус, полученный от летучих мышей, с геном реовируса. Возбудители PLoS. 2016;12(9)
—
ЧВК
—
пабмед
Хуанг С.
Клинические особенности пациентов, инфицированных новым коронавирусом 2019 года в Ухане, Китай. Ланцет. 2020; 395: 497–506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5.—
DOI
—
ЧВК
—
пабмед
Ji W., Wang W., Zhao X. Гомологическая рекомбинация в гликопротеине спайка недавно идентифицированного коронавируса может способствовать межвидовой передаче от змеи к человеку. Журнал медицинской вирусологии. 2020;92(4):433–440. doi: 10.1002/jmv.
И. Проксимальное происхождение SARS-CoV-2. Природная медицина. 2020 г.: 10.1038/s41591-020-0820-9.
Клинические особенности пациентов, инфицированных новым коронавирусом 2019 года в Ухане, Китай. Ланцет. 2020; 395: 497–506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5.