La humanidad está lista para construir una base lunar o en busca de la luz y el espacio

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

En el obelisco sobre la tumba de nuestro gran compatriota K. E. Tsiolkovsky cita las palabras de su libro de texto: "La humanidad no permanecerá para siempre en la Tierra, pero, en busca de la luz y el espacio, al principio penetra tímidamente más allá de la atmósfera y luego conquista todo el espacio solar".

A lo largo de su vida, Tsiolkovsky soñó con el futuro cósmico de la humanidad y con una mirada inquisitiva de científico escudriñó sus fantásticos horizontes. No estaba solo. El comienzo del siglo XX para muchos fue el descubrimiento del Universo, aunque visible a través del prisma de las ilusiones científicas de esa época y la fantasía de los escritores. El italiano Schiaparelli abrió los "canales" en Marte, y la humanidad se convenció de que hay una civilización en Marte. Burroughs y A. Tolstoi habitaron este Marte imaginario con habitantes parecidos a personas, y después de ellos, cientos de escritores de ciencia ficción siguieron su ejemplo.

Los terrícolas simplemente están acostumbrados a la idea de que hay vida en Marte y que esta vida es inteligente. Por lo tanto, el llamado de Tsiolkovsky a volar al espacio fue recibido, si no inmediatamente con entusiasmo, pero, en cualquier caso, con aprobación. Solo han pasado 50 años desde los primeros discursos de Tsiolkovsky, y en el país al que dedicó y transmitió todas sus obras, se lanzó el Primer Satélite y el Primer Cosmonauta voló al espacio.

Parecería que todo irá más allá según los planes del gran soñador. Las ideas de Tsiolkovsky resultaron ser tan brillantes que el más famoso de sus seguidores, Sergei Pavlovich Korolev, construyó todos sus planes para el desarrollo de la cosmonáutica para que en el siglo XX un pie humano pusiera un pie en Marte. La vida ha hecho sus propias correcciones. Ahora bien, no estamos muy seguros de que se lleve a cabo una expedición tripulada a Marte al menos hasta finales del siglo XXI.

Probablemente, esto no sea solo una cuestión de dificultades técnicas y circunstancias fatales. Cualquier dificultad puede superarse con la sabiduría y la curiosidad de la mente humana, si se le presenta una tarea digna. ¡Pero no existe tal tarea! Existe un deseo heredado de volar a Marte, pero no hay un entendimiento claro: ¿por qué? Si miras más profundamente, esta es una pregunta que enfrentan todos nuestros astronáuticos tripulados.

Tsiolkovsky vio en el espacio espacios abiertos sin explotar para la humanidad, que se está volviendo apretada en su planeta de origen. Estas extensiones deben, por supuesto, dominarse, pero primero debe estudiar en profundidad sus propiedades. Medio siglo de experiencia en exploración espacial muestra que se pueden explorar muchas, muchas cosas con dispositivos automáticos sin arriesgar el mayor valor del universo: las vidas humanas. Hace medio siglo, esta idea todavía era un tema de controversia y discusión, pero ahora, cuando el poder de las computadoras y las capacidades de los robots se acercan a los límites humanos, estas dudas ya no son un lugar. Durante los últimos cuarenta años, los vehículos robóticos han explorado con éxito la Luna, Venus, Marte, Júpiter, Saturno, satélites planetarios, asteroides y cometas, y las Voyager y Pioneer estadounidenses ya han alcanzado los límites del sistema solar. Aunque los planes de las agencias espaciales incluyen en ocasiones informes sobre la preparación de misiones tripuladas al espacio profundo, hasta ahora no se ha expresado en ellos ni un solo problema científico, para cuya solución es absolutamente necesario el trabajo de los cosmonautas. Por tanto, el estudio del sistema solar puede continuarse automáticamente durante mucho tiempo.

Volvamos, después de todo, al problema de la exploración espacial. ¿Cuándo nuestro conocimiento de las propiedades de los espacios cósmicos nos permitirá comenzar a habitarlos y cuándo podremos responder a la pregunta por nosotros mismos: por qué?

Dejemos por el momento la cuestión de que hay mucha energía en el espacio, que la humanidad necesita, y muchos recursos minerales, que en el espacio, quizás, se obtendrán más baratos que en la Tierra. Ambos todavía están en nuestro planeta y no son el principal valor del espacio. Lo principal en el espacio es lo que es extremadamente difícil para nosotros proporcionar en la Tierra: la estabilidad de las condiciones de vida y, en última instancia, la estabilidad del desarrollo de la civilización humana.

La vida en la Tierra está constantemente expuesta a los riesgos de desastres naturales. Las sequías, inundaciones, huracanes, terremotos, tsunamis y otros problemas no solo causan daños directos a nuestra economía y el bienestar de la población, sino que requieren energía y costos para restaurar lo perdido. En el espacio, esperamos deshacernos de estas amenazas familiares. Si encontramos otras tierras donde los desastres naturales nos dejan, entonces esta será la “tierra prometida” que se convertirá en un nuevo hogar digno para la humanidad. La lógica del desarrollo de la civilización terrestre conduce inevitablemente a la idea de que en el futuro, y quizás no tan lejano, una persona se verá obligada a buscar fuera del planeta Tierra un hábitat que pueda albergar a la mayoría de la población y asegurar la continuación de su vida. vida en condiciones estables y cómodas.

Esto es lo que K. E. Tsiolkovsky, cuando dijo que la humanidad no permanecerá para siempre en la cuna. Su pensamiento inquisitivo nos dibujó atractivos cuadros de la vida en "asentamientos etéreos", es decir, en grandes estaciones espaciales con un clima artificial. Ya se han dado los primeros pasos en esta dirección: en las estaciones espaciales habitadas permanentemente, hemos aprendido a mantener unas condiciones de vida casi familiares. Es cierto que la ingravidez sigue siendo un factor desagradable en estas estaciones espaciales, una condición inusual y destructiva para los organismos terrestres.

Tsiolkovsky supuso que la ingravidez podría ser indeseable y sugirió crear gravedad artificial en asentamientos etéreos mediante la rotación axial de las estaciones. En muchos proyectos de "ciudades espaciales" se retomó esta idea. Si observa las ilustraciones del tema de los asentamientos espaciales en Internet, verá una variedad de toros y ruedas de radios, vidriadas por todos lados como invernaderos terrestres.

Se puede entender a Tsiolkovsky, en el momento en el que la radiación cósmica era simplemente desconocida, quien propuso crear invernaderos espaciales abiertos a la luz solar. En la Tierra, estamos protegidos de la radiación por el poderoso campo magnético de nuestro planeta de origen y una atmósfera bastante densa. El campo magnético es prácticamente impenetrable para las partículas cargadas expulsadas por el sol: las arroja lejos de la Tierra, permitiendo que solo una pequeña cantidad alcance la atmósfera cerca de los polos magnéticos y cree auroras coloridas.

Las estaciones espaciales habitadas de hoy están ubicadas en órbitas ubicadas dentro de cinturones de radiación (de hecho, trampas magnéticas), y esto permite a los astronautas permanecer en la estación durante años sin recibir dosis peligrosas de radiación.

Donde el campo magnético de la tierra ya no protege contra la radiación, la protección contra la radiación debería ser mucho más seria. El principal obstáculo para la radiación es cualquier sustancia en la que se absorba. Si asumimos que la absorción de radiación cósmica en la atmósfera terrestre reduce su nivel a valores seguros, entonces en el espacio abierto es necesario encerrar locales habitados con una capa de materia de la misma masa, es decir, cada centímetro cuadrado del área. del local debe cubrirse con un kilogramo de materia. Si tomamos la densidad de la sustancia de cobertura igual a 2,5 g / cm3 (rocas), entonces el espesor geométrico de la protección debe ser de al menos 4 metros. El vidrio también es una sustancia de silicato, por lo que para proteger los invernaderos en el espacio exterior, ¡necesita vidrio de 4 metros de espesor!

Desafortunadamente, la radiación espacial no es la única razón para abandonar proyectos tentadores. En interior, será necesario crear una atmósfera artificial con la densidad del aire habitual, es decir, con una presión de 1 kg / cm2. Cuando los espacios son pequeños, la resistencia estructural de la nave espacial puede soportar esta presión. Pero los grandes asentamientos con un diámetro de decenas de metros de locales habitados, capaces de soportar tal presión, serán técnicamente difíciles, si no imposibles, de construir. La creación de gravedad artificial por rotación también aumentará significativamente la carga en la estructura de la estación.

Además, el movimiento de cualquier cuerpo dentro de la "rosquilla" giratoria irá acompañado de la acción de la fuerza de Coriolis, creando un gran inconveniente (¡recuerda las sensaciones de la infancia en el carrusel del jardín)! Y finalmente, las habitaciones grandes serán muy vulnerables a los impactos de meteoritos: basta con romper un vaso en un gran invernadero para que todo el aire escape y los organismos que contiene morirían.

En una palabra, los "asentamientos etéreos", tras un examen detenido, resultan ser sueños imposibles.

¿Quizás no fue en vano que las esperanzas de la humanidad estuvieran asociadas con Marte? Es un planeta bastante grande con una gravedad bastante adecuada, Marte tiene una atmósfera e incluso cambios estacionales en el clima. ¡Pobre de mí! Esto es solo una semejanza exterior. La temperatura promedio en la superficie de Marte se mantiene en -50 ° C, en invierno hace tanto frío que incluso el dióxido de carbono se congela, y en verano no hay suficiente calor para derretir el hielo de agua.

La densidad de la atmósfera marciana es la misma que la de la Tierra a una altitud de 30 km, donde ni siquiera los aviones pueden volar. Está claro, por supuesto, que Marte no está protegido de ninguna manera de la radiación cósmica. Para colmo, Marte tiene suelos muy débiles: o es arena, que incluso los vientos del aire marciano soplan en tormentas extensas, o la misma arena que está congelada con hielo en una roca de aspecto sólido. Solo sobre tal roca no se puede construir nada, y los locales subterráneos no serán una salida sin su fortalecimiento confiable. Si las instalaciones son cálidas (¡y la gente no va a vivir en palacios de hielo!), El permafrost se derretirá y los túneles colapsarán.

Muchos "proyectos" del edificio marciano prevén la colocación de módulos residenciales prefabricados en la superficie de Marte. Son ideas muy ingenuas. Para protegerse contra la radiación cósmica, cada habitación debe estar cubierta con una capa de techos protectores de cuatro metros. En pocas palabras, cubra todos los edificios con una capa gruesa de suelo marciano, y luego será posible vivir en ellos. Pero, ¿para qué vale la pena vivir en Marte? Después de todo, ¡Marte no tiene la estabilidad de condiciones deseada, de la que ya carecemos en la Tierra!

Marte todavía preocupa a la gente, aunque nadie espera encontrar a la hermosa Aelith en él, o al menos a otros hombres. En Marte, buscamos principalmente rastros de vida extraterrestre para comprender cómo y en qué formas surge la vida en el Universo. Pero esta es una tarea exploratoria, y para su solución no es en absoluto necesario vivir en Marte. Y para la construcción de asentamientos espaciales, Marte no es en absoluto un lugar adecuado.

¿Quizás deberías prestar atención a los numerosos asteroides? Al parecer, las condiciones para ellos son muy estables. Después del Gran Bombardeo de Meteoritos, que hace tres mil quinientos millones de años, convirtió las superficies de los asteroides en campos de cráteres grandes y pequeños por impactos de meteoritos, no les ha sucedido nada a los asteroides. En las entrañas de los asteroides, se pueden construir túneles habitables y cada asteroide se puede convertir en una ciudad espacial. No hay muchos asteroides lo suficientemente grandes para esto en nuestro sistema solar, alrededor de mil. Por lo tanto, no resolverán el problema de crear vastas áreas habitables fuera de la Tierra. Además, todos ellos tendrán un inconveniente doloroso: en los asteroides, la gravedad es muy baja. Por supuesto, los asteroides se convertirán en fuentes de materias primas minerales para la humanidad, pero son completamente inadecuados para la construcción de viviendas en toda regla.

Entonces, ¿es realmente el espacio infinito para las personas lo mismo que el océano infinito sin un pedazo de tierra? ¿Todos nuestros sueños de las maravillas del espacio son solo dulces sueños?

Pero no, hay un lugar en el espacio donde los cuentos de hadas se pueden hacer realidad y, se podría decir, está completamente en el vecindario. Esta es la Luna.

De todos los cuerpos del sistema solar, la luna tiene el mayor número de méritos desde el punto de vista de la humanidad que busca estabilidad en el espacio. La luna es lo suficientemente grande como para tener una gravedad notable en su superficie. Las principales rocas de la luna son basaltos sólidos, que se extienden cientos de kilómetros por debajo de la superficie. La Luna no tiene vulcanismo, terremotos e inestabilidades climáticas, ya que la Luna no tiene manto fundido en las profundidades, ni océanos de aire o agua. La luna es el cuerpo espacial más cercano a la Tierra, lo que facilita que las colonias en la luna brinden asistencia de emergencia y reduzcan los costos de transporte. La luna siempre está volteada hacia la Tierra por un lado, y esta circunstancia puede resultar muy útil de muchas formas.

Entonces, la primera ventaja de la Luna es su estabilidad. Se sabe que en una superficie iluminada por el sol, la temperatura sube a + 120 ° C, y por la noche baja a -160 ° C, pero al mismo tiempo, ya a una profundidad de 2 metros, las caídas de temperatura se vuelven invisibles.. En las entrañas de la luna, la temperatura es muy estable. Dado que los basaltos tienen una conductividad térmica baja (en la Tierra, la lana de basalto se utiliza como un aislamiento térmico muy eficaz), cualquier temperatura agradable se puede mantener en las habitaciones subterráneas. El basalto es un material hermético a los gases y, dentro de las estructuras de basalto, puede crear una atmósfera artificial de cualquier composición y mantenerla sin mucho esfuerzo.

El basalto es una roca muy dura. En la Tierra hay rocas de basalto de 2 kilómetros de altura, y en la Luna, donde la fuerza de gravedad es 6 veces menor que en la Tierra, las paredes de basalto soportarían su peso incluso a una altura de 12 kilómetros. En consecuencia, es posible construir pasillos con una altura de techo de cientos de metros en las profundidades de basalto, sin utilizar sujetadores adicionales. Por lo tanto, en las profundidades lunares, puede construir miles de pisos de edificios para diversos fines, sin utilizar ningún otro material, excepto el basalto lunar en sí. Si recordamos que el área de la superficie lunar es solo 13,5 veces menor que el área de la superficie de la Tierra, entonces es fácil calcular que el área de las estructuras subterráneas en la Luna puede ser decenas de veces mayor que todo el territorio ocupado por toda la vida. se forma en nuestro planeta de origen desde las profundidades de los océanos hasta las cimas de las montañas.! ¡Y todas estas premisas no se verán amenazadas por desastres naturales durante miles de millones de años! ¡Prometedor!

Es necesario, por supuesto, pensar de inmediato: ¿qué hacer con el suelo extraído de los túneles? ¿Crecer montones de desechos de un kilómetro de altura en la superficie de la Luna?

Resulta que aquí se puede proponer una solución interesante. La luna no tiene atmósfera y el día lunar dura medio mes, por lo que un sol caliente brilla continuamente en cualquier lugar de la luna durante dos semanas. Si enfoca sus rayos con un gran espejo cóncavo, entonces la temperatura en el punto de luz resultante será casi la misma que en la superficie del Sol, casi 5000 grados. A esta temperatura, casi todos los materiales conocidos se funden, incluidos los basaltos (se funden a 1100 ° C). Si se vierten lentamente astillas de basalto en este punto caliente, se derretirá y, a partir de él, es posible fusionar capa por capa de paredes, escaleras y pisos. Puede crear un robot de construcción que hará esto de acuerdo con el programa establecido en él sin ninguna participación humana. Si ese robot es lanzado a la luna hoy, entonces, para el día en que la expedición tripulada llegue a él, los cosmonautas tendrán, si no palacios, al menos viviendas cómodas y laboratorios esperándolos.

La mera construcción de espacio en la luna no debería ser un fin en sí mismo. Estos locales serán necesarios para que las personas vivan en condiciones cómodas, para la ubicación de empresas agrícolas e industriales, para la creación de áreas de recreación, carreteras, escuelas y museos. Solo primero debe obtener todas las garantías de que las personas y otros organismos vivos que han migrado a la Luna no comenzarán a degradarse debido a condiciones poco familiares. En primer lugar, es necesario investigar cómo la exposición a largo plazo a una gravedad reducida afectará a los organismos de diversa naturaleza terrestre. Estos estudios serán a gran escala; Es poco probable que los experimentos en tubos de ensayo puedan garantizar la estabilidad biológica de los organismos durante muchas generaciones. Es necesario construir grandes invernaderos y aviarios, y realizar observaciones y experimentos en ellos. Ningún robot puede hacer frente a esto; solo los propios científicos investigadores podrán notar y analizar los cambios hereditarios en los tejidos vivos y los organismos vivos.

Prepararse para la creación de colonias autosuficientes en toda regla en la Luna es la tarea objetivo que debería convertirse en un faro para el movimiento de la humanidad hacia la carretera de su desarrollo sostenible.

Hoy en día, gran parte de la construcción técnica de asentamientos habitados en el espacio no tiene una comprensión clara. El suministro de energía en condiciones espaciales puede ser proporcionado simplemente por estaciones solares. Un kilómetro cuadrado de paneles solares, incluso con una eficiencia de solo el 10%, proporcionará una potencia de 150 MW, aunque solo durante un día lunar, es decir, la generación de energía promedio será la mitad. Parece que es un poco. Sin embargo, según las previsiones para el consumo mundial de electricidad en 2020 (3,5 TW) y la población mundial (7 mil millones de personas), el terrícola promedio obtiene 0,5 kilovatios de energía eléctrica. Si partimos del suministro de energía diario promedio habitual para un habitante de la ciudad, digamos 1,5 kW por persona, entonces una planta de energía solar de este tipo en la Luna podrá satisfacer las necesidades de 50 mil personas, suficiente para una pequeña colonia lunar.

En la Tierra, utilizamos una parte importante de nuestra electricidad para la iluminación. En la Luna, muchos esquemas tradicionales cambiarán radicalmente, en particular los esquemas de iluminación. Las habitaciones subterráneas en la luna deben estar bien iluminadas, especialmente el invernadero. No tiene sentido producir electricidad en la superficie lunar, transferirla a edificios subterráneos y luego convertir la electricidad en luz nuevamente. Es mucho más eficiente instalar concentradores de luz solar en la superficie de la Luna e iluminar cables de fibra óptica desde ellos. El nivel de la tecnología actual para la fabricación de guías de luz permite transmitir luz casi sin pérdida a lo largo de miles de kilómetros, por lo que no debería ser difícil transmitir luz desde las regiones iluminadas de la luna a través de un sistema de guías de luz a cualquier habitación subterránea., conmutación de concentradores y guías de luz siguiendo el movimiento del sol a través del cielo lunar.

En las primeras etapas de la construcción de una colonia lunar, la Tierra puede ser donante de los recursos necesarios para la disposición de los asentamientos. Pero muchos recursos en el espacio serán más fáciles de extraer que de entregar desde la Tierra. Los basaltos lunares están compuestos en la mitad por óxidos metálicos: hierro, titanio, magnesio, aluminio, etc. En el proceso de extracción de metales de los basaltos extraídos en minas y túneles, se obtendrá oxígeno para diversas necesidades y silicio para guías de luz. En el espacio ultraterrestre, es posible interceptar cometas que contienen hasta un 80% de hielo de agua y asegurar el suministro de agua a los asentamientos desde estas abundantes fuentes (anualmente, hasta 40.000 mini-cometas de entre 3 y 30 metros sobrevuelan el Tierra a no más de 1,5 millones de kilómetros de ella).

Confiamos en que durante las próximas tres a cinco décadas, la investigación sobre la creación de asentamientos en la Luna dominará los prometedores desarrollos de la humanidad. Si queda claro que se pueden crear condiciones cómodas para la vida humana en la luna, entonces la colonización de la luna durante varios siglos será el camino de la civilización terrestre para asegurar su desarrollo sostenible. En cualquier caso, no hay otros cuerpos más adecuados para esto en el sistema solar.

Quizás nada de esto suceda por una razón completamente diferente. La exploración espacial no se trata solo de explorarlo. La exploración espacial requiere la creación de rutas de transporte eficientes entre la Tierra y la Luna. Si tal autopista no aparece, entonces la astronáutica no tendrá futuro y la humanidad estará condenada a permanecer dentro de los límites de su planeta natal. La tecnología de cohetes, que permite el lanzamiento de equipos científicos al espacio, es una tecnología cara, y cada lanzamiento de cohetes es también una carga enorme para la ecología de nuestro planeta. Necesitaremos una tecnología barata y segura para lanzar una carga útil al espacio.

En este sentido, la Luna tiene un interés excepcional para nosotros. Dado que siempre está mirando hacia la Tierra con un lado, desde el medio del hemisferio hacia la Tierra, puede estirar un cable de ascensor espacial hasta nuestro planeta. No se deje intimidar por su longitud: 360 mil kilómetros. Con un grosor de cable que puede soportar una cabina de 5 toneladas, su peso total será de aproximadamente mil toneladas; todo cabrá en varios camiones volquete de minería BelAZ.

El material para el cable de la resistencia requerida ya se ha inventado: estos son nanotubos de carbono. Solo necesita aprender cómo hacerlo sin defectos en toda la longitud de la fibra. Por supuesto, el ascensor espacial debe moverse mucho más rápido que sus homólogos terrestres, e incluso mucho más rápido que los trenes y aviones de alta velocidad. Para hacer esto, el cable del ascensor lunar debe cubrirse con una capa de superconductor, y luego la cabina del ascensor puede moverse a lo largo de él sin tocar el cable en sí. Entonces nada impedirá que la cabina se mueva a cualquier velocidad. Será posible acelerar la cabina hasta la mitad y frenarla hasta la mitad. Si al mismo tiempo se usa la aceleración "1 g", que es habitual en la Tierra, entonces el viaje completo desde la Tierra a la Luna tomará solo 3.5 horas, y la cabina podrá realizar tres vuelos por día.. Los físicos teóricos sostienen que la superconductividad a temperatura ambiente no está prohibida por las leyes de la naturaleza, y muchos institutos y laboratorios de todo el mundo están trabajando en su creación. Puede que a alguien le parezcamos optimistas, pero en nuestra opinión, el ascensor lunar puede convertirse en una realidad en medio siglo.

Hemos considerado aquí solo algunos aspectos del enorme problema de la colonización espacial. Un análisis de la situación en el sistema solar muestra que solo la luna puede convertirse en el único objeto aceptable de colonización en los próximos siglos.

Aunque la Luna está más cerca de la Tierra que cualquier otro cuerpo en el espacio, es imperativo tener los medios para llegar hasta ella para colonizarla. Si no están allí, la Luna seguirá siendo tan inalcanzable como la gran tierra para Robinson, atrapada en una pequeña isla. Si la humanidad tuviera a su disposición mucho tiempo y recursos suficientes, no hay duda de que superaría cualquier dificultad. Pero hay signos alarmantes de un desarrollo diferente de los acontecimientos.

Los cambios climáticos a gran escala, ante nuestros propios ojos, están cambiando las condiciones de vida de las personas en todo el planeta, pueden en un futuro muy cercano obligarnos a dirigir todas nuestras fuerzas y recursos a la supervivencia elemental en nuevas condiciones. Si aumenta el nivel de los océanos del mundo, será necesario hacer frente a la transferencia de ciudades y tierras agrícolas a zonas subdesarrolladas e inadecuadas para la agricultura. Si los cambios climáticos conducen a un enfriamiento global, entonces será necesario resolver el problema no solo de calentar las viviendas, sino también de congelar los campos y pastos. Todos estos problemas pueden eliminar todas las fuerzas de la humanidad, y luego simplemente pueden no ser suficientes para la exploración espacial. Y la humanidad permanecerá en su planeta de origen como si estuviera sola, pero la única isla habitada en el vasto océano del espacio.