A humanidade está pronta para construir uma base lunar ou em busca de luz e espaço

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

No obelisco sobre o túmulo de nosso grande compatriota K. E. Tsiolkovsky cita as palavras de seu livro: "A humanidade não permanecerá para sempre na Terra, mas, em busca da luz e do espaço, a princípio penetra timidamente além da atmosfera e então conquista todo o espaço solar."

Ao longo de sua vida, Tsiolkovsky sonhou com o futuro cósmico da humanidade e com um olhar inquisidor de um cientista perscrutou seus fantásticos horizontes. Ele não estava sozinho. O início do século XX para muitos foi a descoberta do Universo, embora visível pelo prisma das ilusões científicas da época e da fantasia dos escritores. O italiano Schiaparelli abriu os “canais” em Marte - e a humanidade se convenceu de que existe uma civilização em Marte. Burroughs e A. Tolstoy habitaram este Marte imaginário com habitantes semelhantes a pessoas, e depois deles centenas de escritores de ficção científica seguiram seu exemplo.

Os terráqueos estão simplesmente acostumados com a ideia de que existe vida em Marte e que essa vida é inteligente. Portanto, o chamado de Tsiolkovsky para voar para o espaço foi recebido, se não imediatamente, com entusiasmo, mas, em qualquer caso, com aprovação. Apenas 50 anos se passaram desde os primeiros discursos de Tsiolkovsky, e no país ao qual ele dedicou e transmitiu todas as suas obras, o Primeiro Satélite foi lançado e o Primeiro Cosmonauta voou para o espaço.

Parece que tudo irá mais longe de acordo com os planos do grande sonhador. As ideias de Tsiolkovsky revelaram-se tão brilhantes que o mais famoso de seus seguidores - Sergei Pavlovich Korolev - elaborou todos os seus planos para o desenvolvimento da cosmonáutica de modo que, no século XX, um pé humano colocasse os pés em Marte. A vida fez suas próprias correções. Agora, não temos muita certeza de que uma expedição tripulada a Marte ocorrerá pelo menos até o final do século 21.

Provavelmente, não se trata apenas de dificuldades técnicas e circunstâncias fatais. Quaisquer dificuldades podem ser superadas com a sabedoria e a curiosidade da mente humana, se uma tarefa digna for colocada diante dela. Mas essa tarefa não existe! Existe um desejo herdado de voar para Marte, mas não há um entendimento claro - por quê? Se você olhar mais profundamente, esta é uma questão que todos os nossos astronáuticos tripulados enfrentam.

Tsiolkovsky viu no espaço espaços abertos inexplorados para a humanidade, que está se tornando restrita em seu planeta natal. Essas expansões devem, é claro, ser dominadas, mas primeiro você precisa estudar profundamente suas propriedades. Meio século de experiência na exploração espacial mostra que muito, muito pode ser explorado por dispositivos automáticos sem arriscar o valor mais alto do universo - vidas humanas. Meio século atrás, essa ideia ainda era um tópico de controvérsia e discussão, mas agora, quando o poder dos computadores e as capacidades dos robôs estão se aproximando dos limites humanos, essas dúvidas não são mais um lugar. Nos últimos quarenta anos, os veículos robóticos exploraram com sucesso a Lua, Vênus, Marte, Júpiter, Saturno, satélites planetários, asteróides e cometas, e os Voyagers e Pioneers americanos já alcançaram os limites do sistema solar. Embora os planos das agências espaciais às vezes incluam relatórios sobre a preparação de missões tripuladas ao espaço profundo, até agora nem um único problema científico foi expresso nelas, para cuja solução o trabalho dos cosmonautas é absolutamente necessário. Portanto, o estudo do sistema solar pode ser continuado automaticamente por um longo tempo.

Afinal, vamos voltar ao problema da exploração espacial. Quando nosso conhecimento das propriedades dos espaços cósmicos nos permitirá começar a habitá-los e quando seremos capazes de responder à pergunta por nós mesmos - por quê?

Deixemos por enquanto a questão do facto de haver no espaço muita energia, de que a humanidade necessita, e muitos recursos minerais, que no espaço, talvez, sejam obtidos mais barato do que na Terra. Ambos ainda estão em nosso planeta e não são o principal valor do espaço. O principal no espaço é o que é extremamente difícil para nós fornecermos na Terra - a estabilidade das condições de vida e, em última instância, a estabilidade do desenvolvimento da civilização humana.

A vida na Terra está constantemente exposta aos riscos de desastres naturais. Secas, inundações, furacões, terremotos, tsunamis e outros problemas não só causam danos diretos à nossa economia e ao bem-estar da população, mas exigem energia e custos para restaurar o que foi perdido. No espaço, esperamos nos livrar dessas ameaças familiares. Se encontrarmos outras terras onde os desastres naturais nos deixam, então esta será a “terra prometida” que se tornará um novo lar digno para a humanidade. A lógica do desenvolvimento da civilização terrena leva inevitavelmente à ideia de que no futuro, e talvez não tão distante, uma pessoa será forçada a procurar fora do planeta Terra um habitat que possa acomodar a maior parte da população e garantir a continuidade de sua vida em condições estáveis e confortáveis.

Isso é o que K. E. Tsiolkovsky, quando disse que a humanidade não ficará para sempre no berço. Seu pensamento inquisitivo nos desenhou atraentes imagens da vida em "assentamentos etéreos", isto é, em grandes estações espaciais com um clima artificial. Os primeiros passos nessa direção já foram dados: em estações espaciais permanentemente habitadas, aprendemos a manter condições de vida quase familiares. É verdade que a falta de peso continua sendo um fator desagradável nessas estações espaciais, uma condição incomum e destrutiva para os organismos terrestres.

Tsiolkovsky adivinhou que a ausência de peso pode ser indesejável e sugeriu a criação de gravidade artificial em assentamentos etéreos por rotação axial das estações. Em muitos projetos de "cidades espaciais" essa ideia foi adotada. Se você olhar as ilustrações do tema dos assentamentos espaciais na Internet, verá uma variedade de toros e rodas com raios, vitrificados por todos os lados como estufas terrestres.

Pode-se entender Tsiolkovsky, na época em que a radiação cósmica era simplesmente desconhecida, que propôs a criação de estufas espaciais abertas à luz do sol. Na Terra, estamos protegidos da radiação pelo poderoso campo magnético de nosso planeta natal e por uma atmosfera bastante densa. O campo magnético é virtualmente impenetrável para partículas carregadas ejetadas pelo sol - ele as joga para longe da Terra, permitindo que apenas uma pequena quantidade alcance a atmosfera perto dos pólos magnéticos e crie auroras coloridas.

As estações espaciais habitadas de hoje estão localizadas em órbitas localizadas dentro de cinturões de radiação (na verdade, armadilhas magnéticas), e isso permite que os astronautas permaneçam na estação por anos sem receber doses perigosas de radiação.

Onde o campo magnético da Terra não protege mais contra a radiação, a proteção contra radiação deveria ser muito mais séria. O principal obstáculo à radiação é qualquer substância na qual seja absorvida. Se assumirmos que a absorção da radiação cósmica na atmosfera terrestre reduz seu nível a valores seguros, então no espaço aberto é necessário cercar os locais habitados com uma camada de matéria da mesma massa, ou seja, a cada centímetro quadrado da área das instalações deve ser coberto com um quilograma de matéria. Se tomarmos a densidade da substância de cobertura igual a 2,5 g / cm3 (rochas), então a espessura geométrica da proteção deve ser de pelo menos 4 metros. O vidro também é uma substância de silicato, portanto, para proteger as estufas no espaço sideral, você precisa de um vidro de 4 metros de espessura!

Infelizmente, a radiação espacial não é a única razão para abandonar projetos tentadores. No interior, será necessário criar uma atmosfera artificial com a densidade do ar usual, ou seja, com uma pressão de 1 kg / cm2. Quando os espaços são pequenos, a resistência estrutural da espaçonave pode suportar essa pressão. Mas enormes assentamentos com um diâmetro de dezenas de metros em locais habitados, capazes de suportar tal pressão, serão tecnicamente difíceis, senão impossíveis, de construir. A criação de gravidade artificial por rotação também aumentará significativamente a carga na estrutura da estação.

Além disso, o movimento de qualquer corpo dentro do "donut" giratório será acompanhado pela ação da força Coriolis, gerando um grande transtorno (lembre-se das sensações da infância no carrossel do pátio)! E, finalmente, grandes salas serão muito vulneráveis a quedas de meteoritos: basta quebrar um vidro de uma grande estufa para que todo o ar escape e os organismos que estão nela morram.

Em uma palavra, "assentamentos etéreos", após um exame mais detalhado, revelam-se sonhos impossíveis.

Será que não foi em vão que as esperanças da humanidade foram associadas a Marte? É um planeta bastante grande com gravidade bastante adequada, Marte tem uma atmosfera e até mesmo mudanças sazonais no clima. Ai de mim! Esta é apenas uma semelhança externa. A temperatura média na superfície de Marte é mantida em -50 ° C, no inverno é tão frio que até o dióxido de carbono congela, e no verão não há calor suficiente para derreter o gelo de água.

A densidade da atmosfera marciana é a mesma da Terra a uma altitude de 30 km, onde mesmo os aviões não podem voar. É claro, é claro, que Marte não está de forma alguma protegido da radiação cósmica. Para piorar, Marte tem solos muito fracos: ou é areia, que até mesmo os ventos do fino ar marciano sopram em tempestades extensas, ou a mesma areia que está congelada com gelo em uma rocha de aparência sólida. Somente em tal rocha nada pode ser construído, e as instalações subterrâneas não serão uma saída sem seu fortalecimento confiável. Se as instalações forem quentes (e as pessoas não vão morar em palácios de gelo!), O permafrost derreterá e os túneis irão desmoronar.

Muitos "projetos" do edifício marciano prevêem a colocação de módulos residenciais prontos na superfície de Marte. Essas são ideias muito ingênuas. Para se proteger contra a radiação cósmica, cada cômodo deve ser coberto com uma camada de tetos protetores de quatro metros. Simplificando, cubra todos os edifícios com uma espessa camada de solo marciano, e então será possível viver neles. Mas para que vale a pena viver em Marte? Afinal, Marte não tem aquela estabilidade de condições desejada, que já não temos na Terra!

Marte ainda preocupa as pessoas, embora ninguém espere encontrar a bela Aelith nele, ou pelo menos outros homens. Em Marte, procuramos principalmente vestígios de vida extraterrestre para compreender como e em que formas a vida surge no Universo. Mas esta é uma tarefa exploratória e, para sua solução, não é necessário viver em Marte. E para a construção de assentamentos espaciais, Marte não é um lugar adequado.

Talvez você deva prestar atenção aos numerosos asteróides? Aparentemente, as condições para eles são muito estáveis. Depois do Grande Bombardeio de Meteoritos, que há três bilhões e meio de anos, transformou as superfícies dos asteróides em campos de grandes e pequenas crateras com os impactos dos meteoritos, nada aconteceu aos asteróides. Nas entranhas dos asteróides, túneis habitáveis podem ser construídos e cada asteróide pode ser transformado em uma cidade espacial. Não existem muitos asteróides grandes o suficiente para isso em nosso sistema solar - cerca de mil. Portanto, eles não resolverão o problema de criar vastas áreas habitáveis fora da Terra. Além disso, todos eles terão uma desvantagem dolorosa: nos asteróides, a gravidade é muito baixa. É claro que os asteróides se tornarão fontes de matérias-primas minerais para a humanidade, mas são completamente inadequados para a construção de habitações completas.

Então, é realmente o espaço infinito para as pessoas igual ao oceano infinito sem um pedaço de terra? Todos os nossos sonhos com as maravilhas do espaço são apenas bons sonhos?

Mas não, existe um lugar no espaço onde os contos de fadas podem se tornar realidade, e, pode-se dizer, é totalmente na vizinhança. Esta é a lua.

De todos os corpos do sistema solar, a lua tem o maior número de méritos do ponto de vista da humanidade que busca estabilidade no espaço. A lua é grande o suficiente para ter uma gravidade perceptível em sua superfície. As principais rochas da lua são basaltos sólidos, estendendo-se por centenas de quilômetros abaixo da superfície. A Lua não tem vulcanismo, terremotos e instabilidades climáticas, pois a Lua não tem manto derretido nas profundezas, nem ar ou oceanos de água. A lua é o corpo espacial mais próximo da Terra, tornando mais fácil para as colônias na lua fornecer assistência de emergência e reduzir os custos de transporte. A lua está sempre voltada para a Terra de um lado, e essa circunstância pode ser muito útil de várias maneiras.

Portanto, a primeira vantagem da Lua é sua estabilidade. Sabe-se que em uma superfície iluminada pelo sol a temperatura sobe para + 120 ° C, e à noite cai para -160 ° C, mas ao mesmo tempo, já na profundidade de 2 metros, as quedas de temperatura tornam-se invisíveis. Nas entranhas da lua, a temperatura é muito estável. Como os basaltos têm baixa condutividade térmica (na Terra, a lã de basalto é usada como um isolamento térmico muito eficaz), qualquer temperatura confortável pode ser mantida em salas subterrâneas. O basalto é um material impermeável ao gás e, dentro das estruturas de basalto, você pode criar uma atmosfera artificial de qualquer composição e mantê-la sem muito esforço.

O basalto é uma rocha muito dura. Na Terra existem rochas basálticas com 2 quilômetros de altura, e na Lua, onde a força da gravidade é 6 vezes menor que na Terra, as paredes de basalto suportariam seu peso mesmo a uma altura de 12 quilômetros! Consequentemente, é possível construir salões com pé-direito de centenas de metros nas profundidades do basalto, sem o uso de fixadores adicionais. Portanto, nas profundezas lunares, você pode construir milhares de andares de edifícios para diversos fins, sem usar nenhum outro material, exceto o próprio basalto lunar. Se lembrarmos que a área da superfície lunar é apenas 13,5 vezes menor do que a área da superfície da Terra, então é fácil calcular que a área das estruturas subterrâneas na Lua pode ser dezenas de vezes maior do que todo o território ocupado por toda a vida formas em nosso planeta natal, das profundezas dos oceanos ao topo das montanhas.! E todas essas instalações não serão ameaçadas por nenhum desastre natural por bilhões de anos! Promissor!

É preciso, claro, pensar imediatamente: o que fazer com o solo extraído dos túneis? Cresce pilhas de lixo com quilômetros de altura na superfície da Lua?

Acontece que uma solução interessante pode ser proposta aqui. A lua não tem atmosfera e o dia lunar dura meio mês, então um sol quente brilha continuamente em qualquer lugar da lua por duas semanas. Se você focalizar seus raios com um grande espelho côncavo, a temperatura no ponto de luz resultante será quase a mesma que na superfície do Sol - quase 5000 graus. Nessa temperatura, quase todos os materiais conhecidos derretem, incluindo os basaltos (eles derretem a 1100 ° C). Se lascas de basalto forem despejadas lentamente neste ponto quente, então ele derreterá e a partir dele será possível fundir camada por camada de paredes, escadas e pisos. Você pode criar um robô de construção que fará isso de acordo com o programa estabelecido nele, sem qualquer participação humana. Se tal robô for lançado à lua hoje, no dia em que a expedição tripulada chegar, os cosmonautas terão, senão palácios, pelo menos habitações confortáveis e laboratórios esperando por eles.

Meramente construir espaço na lua não deve ser um fim em si mesmo. Estas instalações serão necessárias para que as pessoas vivam em condições de conforto, para a colocação de empreendimentos agrícolas e industriais, para a criação de áreas de lazer, estradas, escolas e museus. Só primeiro você precisa obter todas as garantias de que as pessoas e outros organismos vivos que migraram para a Lua não começarão a se degradar devido a condições não muito familiares. Em primeiro lugar, é necessário investigar como a exposição de longo prazo à severidade reduzida afetará organismos de diversas naturezas terrestres. Esses estudos serão em grande escala; é improvável que experimentos em tubos de ensaio sejam capazes de garantir a estabilidade biológica dos organismos por muitas gerações. É necessário construir grandes estufas e aviários, e realizar observações e experimentos neles. Nenhum robô pode lidar com isso - apenas os próprios cientistas pesquisadores serão capazes de notar e analisar mudanças hereditárias em tecidos vivos e organismos vivos.

Preparar-se para a criação de colônias completas e autossustentáveis na Lua é a tarefa-alvo que deve se tornar um farol para o movimento da humanidade em direção à estrada de seu desenvolvimento sustentável.

Hoje, muito na construção técnica de assentamentos habitados no espaço não tem um entendimento claro. O fornecimento de energia em condições espaciais pode ser simplesmente fornecido por estações solares. Um quilômetro quadrado de painéis solares, mesmo com uma eficiência de apenas 10%, fornecerá uma potência de 150 MW, embora apenas em um dia lunar, ou seja, a geração média de energia será a metade. Parece que é um pouco. No entanto, de acordo com as previsões para o consumo mundial de eletricidade em 2020 (3,5 TW) e a população mundial (7 bilhões de pessoas), o terráqueo médio obtém 0,5 quilowatts de energia elétrica. Se seguirmos com o suprimento de energia diário médio usual para um morador da cidade, digamos 1,5 kW por pessoa, então tal usina solar na Lua será capaz de satisfazer as necessidades de 50 mil pessoas - o suficiente para uma pequena colônia lunar.

Na Terra, usamos uma parte significativa de nossa eletricidade para iluminação. Na Lua, muitos esquemas tradicionais serão radicalmente alterados, em particular os esquemas de iluminação. As salas subterrâneas na lua devem ser bem iluminadas, especialmente a estufa. Não há sentido em produzir eletricidade na superfície lunar, transferi-la para edifícios subterrâneos e então converter eletricidade em luz novamente. É muito mais eficiente instalar concentradores de luz solar na superfície da Lua e iluminar cabos de fibra óptica a partir deles. O nível da tecnologia atual para a fabricação de guias de luz permite que você transmita luz quase sem perda ao longo de milhares de quilômetros, por isso não deve ser difícil transmitir a luz das regiões iluminadas da lua através de um sistema de guias de luz para qualquer sala subterrânea, alternando concentradores e guias de luz seguindo o movimento do sol no céu lunar.

Nas primeiras etapas da construção de uma colônia lunar, a Terra pode ser uma doadora dos recursos necessários para o arranjo dos assentamentos. Mas muitos recursos no espaço serão mais fáceis de extrair do que entregar da Terra. Os basaltos lunares são metade compostos de óxidos metálicos - ferro, titânio, magnésio, alumínio, etc. No processo de extração de metais de basaltos extraídos em minas e minas, o oxigênio será obtido para várias necessidades e silício para os guias de luz. No espaço sideral, é possível interceptar cometas contendo até 80% de gelo de água e garantir o fornecimento de água para assentamentos dessas fontes abundantes (anualmente, até 40.000 mini-cometas variando de 3 a 30 metros voam além do A não mais de 1,5 milhão de km da Terra).

Estamos confiantes de que nas próximas três a cinco décadas, a pesquisa sobre a criação de colônias na Lua dominará os desenvolvimentos promissores da humanidade. Se ficar claro que condições confortáveis para a vida humana podem ser criadas na lua, então a colonização da lua por vários séculos será o caminho da civilização terrena para garantir seu desenvolvimento sustentável. Em qualquer caso, não existem outros corpos mais adequados para isso no sistema solar.

Talvez nada disso aconteça por um motivo completamente diferente. A exploração do espaço não se trata apenas de explorá-lo. A exploração do espaço requer a criação de rotas de transporte eficientes entre a Terra e a Lua. Se tal rodovia não aparecer, a astronáutica não terá futuro e a humanidade estará condenada a permanecer dentro dos limites de seu planeta nativo. A tecnologia de foguetes, que permite que equipamentos científicos sejam lançados ao espaço, é uma tecnologia cara, e cada lançamento de foguete é também um enorme fardo para a ecologia de nosso planeta. Precisaremos de uma tecnologia barata e segura para lançar uma carga útil no espaço.

Nesse sentido, a Lua tem um interesse excepcional para nós. Como ele está sempre voltado para a Terra com um lado, do meio do hemisfério voltado para a Terra, você pode esticar um cabo de elevador espacial até o nosso planeta. Não se deixe intimidar por seu comprimento - 360 mil quilômetros. Com uma espessura de cabo que pode suportar uma cabine de 5 toneladas, seu peso total será de cerca de mil toneladas - tudo caberá em vários caminhões basculantes de mineração BelAZ.

O material para o cabo da resistência necessária já foi inventado - são os nanotubos de carbono. Você só precisa aprender como torná-lo livre de defeitos em todo o comprimento da fibra. Claro, o elevador espacial deve se mover muito mais rápido do que seus equivalentes terrestres, e ainda mais rápido do que trens e aviões de alta velocidade. Para fazer isso, o cabo do elevador lunar deve ser coberto com uma camada de supercondutor, e então a cabine do elevador pode se mover ao longo dele sem tocar no próprio cabo. Então, nada impedirá que a cabine se mova a qualquer velocidade. Será possível acelerar a cabine até a metade e frear até a metade. Se ao mesmo tempo for usada a aceleração "1 g", que é comum na Terra, então toda a viagem da Terra à Lua levará apenas 3,5 horas, e a cabine poderá fazer três voos por dia. Os físicos teóricos argumentam que a supercondutividade em temperatura ambiente não é proibida pelas leis da natureza, e muitos institutos e laboratórios ao redor do mundo estão trabalhando em sua criação. Podemos parecer otimistas para alguém, mas em nossa opinião, o elevador lunar pode se tornar uma realidade em meio século.

Consideramos aqui apenas alguns lados do enorme problema da colonização espacial. Uma análise da situação no sistema solar mostra que apenas a lua pode se tornar o único objeto aceitável de colonização nos próximos séculos.

Embora a Lua esteja mais perto da Terra do que qualquer outro corpo no espaço, é imperativo ter os meios de alcançá-la para colonizá-la. Se eles não estiverem lá, a Lua permanecerá tão inatingível quanto a grande terra para Robinson, presa em uma pequena ilha. Se a humanidade tivesse à sua disposição muito tempo e recursos suficientes, não há dúvida de que superaria todas as dificuldades. Mas há sinais alarmantes de um desenvolvimento diferente dos eventos.

Mudanças climáticas em grande escala, diante de nossos olhos, estão mudando as condições de vida das pessoas em todo o planeta, podem em um futuro muito próximo nos forçar a direcionar todas as nossas forças e recursos para a sobrevivência elementar em novas condições. Se o nível dos oceanos do mundo subir, então será necessário lidar com a transferência de cidades e terras agrícolas para subdesenvolvidas e inadequadas para a agricultura. Se as mudanças climáticas levarem a um resfriamento global, então será necessário resolver o problema de não apenas aquecer as moradias, mas também congelar campos e pastagens. Todos esses problemas podem tirar todas as forças da humanidade e, então, podem simplesmente não ser suficientes para a exploração espacial. E a humanidade permanecerá em seu planeta natal como se estivesse sozinha, mas a única ilha habitada no vasto oceano do espaço.