15 giugno 2014
Abbiamo tutti visto molte volte un'ampia varietà di stazioni spaziali e città spaziali nei film di fantascienza. Ma sono tutti irrealistici. Brian Versteeg di Spacehabs utilizza principi scientifici del mondo reale per sviluppare concetti di stazione spaziale che un giorno potrebbero essere effettivamente costruiti. Una di queste stazioni di insediamento è Kalpana One. Più precisamente, una versione migliorata e moderna di un concetto sviluppato negli anni '70. Kalpana One è una struttura cilindrica con un raggio di 250 metri e una lunghezza di 325 metri. Livello di popolazione approssimativo: 3.000 cittadini.
Diamo uno sguardo più da vicino a questa città...
Foto 2. 
“Il Kalpana One Space Settlement è il risultato della ricerca sui limiti reali della struttura e della forma degli enormi insediamenti spaziali. A partire dalla fine degli anni '60 e fino agli anni '80 del secolo scorso, l'umanità ha assorbito l'idea delle forme e delle dimensioni delle possibili stazioni spaziali del futuro, che per tutto questo tempo sono state mostrate nei film di fantascienza e in varie immagini . Tuttavia, molte di queste forme presentavano alcuni difetti di progettazione che, in realtà, avrebbero fatto sì che tali strutture soffrissero di stabilità insufficiente durante la rotazione nello spazio. Altre forme non utilizzavano efficacemente il rapporto tra massa strutturale e protettiva per creare aree abitabili”, afferma Versteeg.
Foto 3. 
“Nella ricerca di una forma che consentisse la creazione di uno spazio abitativo e abitabile in condizioni di sovraccarico e che disponesse della massa protettiva necessaria, si è riscontrato che la forma oblunga della stazione sarebbe stata la scelta più adatta. A causa delle dimensioni e del design di una tale stazione, sarebbero necessari pochissimi sforzi o regolazioni per evitarne le oscillazioni”.
Foto 4. 
"Con lo stesso raggio di 250 metri e una profondità di 325 metri, la stazione farà due giri completi attorno a se stessa al minuto e creerà la sensazione che una persona, trovandosi al suo interno, proverà la sensazione come se fosse in condizioni terrene gravità. E questo è un aspetto molto importante, poiché la gravità ci permetterà di vivere più a lungo nello spazio, perché le nostre ossa e i nostri muscoli si svilupperanno come sulla Terra. Poiché tali stazioni in futuro potrebbero diventare habitat permanenti per le persone, è molto importante creare su di esse condizioni il più vicino possibile alle condizioni del nostro pianeta. Fai in modo che le persone non solo possano lavorarci sopra, ma anche rilassarsi. E rilassati con delizie.
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"E anche se la fisica del colpire o lanciare, ad esempio, una palla in un ambiente del genere sarà molto diversa da quella sulla Terra, la stazione offrirà sicuramente un'ampia varietà di attività sportive (e di altro tipo) e di intrattenimento."
Foto 6. 
Brian Versteeg è un concept designer e si concentra sul lavoro sulla tecnologia del futuro e sull'esplorazione dello spazio. Ha lavorato con molte aziende spaziali private, nonché con pubblicazioni cartacee, alle quali ha mostrato concetti su ciò che l'umanità avrebbe utilizzato in futuro per conquistare lo spazio. Il progetto Kalpana One è uno di questi concetti.
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Ma per esempio, alcuni concetti più vecchi:
Base scientifica sulla Luna. concetto del 1959
Immagine: Rivista “Technology for Youth”, 1965/10
Concetto di colonia toroidale
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Sviluppato dall'agenzia aerospaziale della NASA negli anni '70. Come previsto, la colonia sarebbe stata progettata per ospitare 10.000 persone. Il design stesso era modulare e avrebbe consentito il collegamento di nuovi scomparti. Sarebbe possibile viaggiare al loro interno su un veicolo speciale chiamato ANTS.
Immagine e presentazione: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Sfere Bernal
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Un altro concetto è stato sviluppato presso l’Ames Research Center della NASA negli anni ’70. Popolazione: 10.000 L'idea principale della Sfera Bernal sono i compartimenti abitativi sferici. L'area popolata si trova al centro della sfera, circondata da aree destinate all'agricoltura e alla produzione agricola. La luce del sole viene utilizzata come illuminazione per le aree residenziali e agricole, che viene reindirizzata verso di esse attraverso un sistema di batterie a specchio solare. Pannelli speciali rilasciano il calore residuo nello spazio. Le fabbriche e gli attracchi per le astronavi si trovano in uno speciale lungo tubo al centro della sfera.
Immagine: Rick Guidis/NASA/Ames Research Center
Immagine: Rick Guidis/NASA/Ames Research Center
Il concetto di colonia cilindrica è stato sviluppato negli anni '70
Immagine: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center
Destinato ad una popolazione di oltre un milione di persone. L'idea del concetto appartiene al fisico americano Gerard K. Onil.
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Immagine e presentazione: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center
1975 Vista dall'interno della colonia, la cui idea concettuale appartiene a Onil. I settori agricoli con vari tipi di ortaggi e piante sono situati su terrazzamenti installati su ogni livello della colonia. La luce per il raccolto è fornita da specchi che riflettono i raggi del sole.
Immagine: NASA/Centro di ricerca Ames
Immagine: Rivista “Technology of Youth”, 1977/4
Enormi fattorie orbitali come questa nella foto produrranno abbastanza cibo per i coloni spaziali
Immagine: Delta, 1980/1
Colonia mineraria su un asteroide
Immagine: Delta, 1980/1
Colonia spaziale toroidale del futuro. 1982
Concetto di base spaziale. 1984
Immagine: Les Bosinas/NASA/Glenn Research Center
Concetto di base lunare. 1989
Immagine: NASA/JSC
Concetto di base multifunzionale su Marte. 1991
Immagine: NASA/Glenn Research Center
1995 Luna
Il satellite naturale della Terra sembra essere un luogo eccellente per testare apparecchiature e addestrare persone per le missioni su Marte.
Le speciali condizioni gravitazionali della Luna saranno un luogo eccellente per le competizioni sportive.
Immagine: Pat Rawlings/NASA
1997 L’estrazione del ghiaccio negli oscuri crateri del polo sud lunare apre opportunità di espansione umana all’interno del sistema solare. In questo luogo unico, gli abitanti di una colonia spaziale alimentata dall'energia solare produrranno carburante per inviare veicoli spaziali dalla superficie lunare. L'acqua proveniente da potenziali fonti di ghiaccio, o regolite, scorrerà all'interno delle celle della cupola e preverrà l'esposizione a radiazioni dannose.
Immagine: Pat Rawlings/NASA
Questo articolo toccherà il tema delle future astronavi: foto, descrizioni e caratteristiche tecniche. Prima di passare direttamente all'argomento, offriamo al lettore una breve escursione nella storia che aiuterà a valutare lo stato attuale dell'industria spaziale.
Durante la Guerra Fredda, lo spazio era una delle arene in cui si combatteva il confronto tra Stati Uniti e URSS. Lo stimolo principale per lo sviluppo dell'industria spaziale in quegli anni fu proprio il confronto geopolitico tra le superpotenze. Enormi risorse sono state dedicate ai programmi di esplorazione spaziale. Ad esempio, il governo degli Stati Uniti ha speso circa 25 miliardi di dollari per un progetto chiamato Apollo, il cui obiettivo principale era quello di far atterrare gli esseri umani sulla superficie della Luna. Questo importo era semplicemente gigantesco per gli anni ’70. Il programma lunare, che non sarebbe mai stato destinato a realizzarsi, costò al bilancio dell’Unione Sovietica 2,5 miliardi di rubli. Lo sviluppo della navicella spaziale Buran è costato 16 milioni di rubli. Tuttavia, era destinato a compiere un solo volo spaziale.
Programma dello Space Shuttle
La sua controparte americana è stata molto più fortunata. Lo Space Shuttle ha effettuato 135 lanci. Tuttavia, questa “navetta” non durò per sempre. Il suo ultimo lancio è avvenuto l'8 luglio 2011. Gli americani hanno lanciato 6 navette durante il programma. Uno di questi era un prototipo che non aveva mai effettuato voli spaziali. Altri 2 sono stati completamente catastrofici.
Il programma Space Shuttle difficilmente può essere considerato un successo dal punto di vista economico. Le navi usa e getta si sono rivelate molto più economiche. Inoltre, la sicurezza dei voli navetta ha sollevato dubbi. A seguito di due disastri avvenuti durante la loro operazione, 14 astronauti sono rimasti vittime. Tuttavia, la ragione di risultati di viaggio così ambigui non risiede nelle imperfezioni tecniche delle navi, ma nella complessità del concetto stesso di veicolo spaziale destinato ad un uso riutilizzabile.
L'importanza della navicella spaziale Soyuz oggi
Di conseguenza, la Soyuz, un veicolo spaziale sacrificabile proveniente dalla Russia sviluppato negli anni ’60, è diventata oggi l’unico veicolo che effettua voli con equipaggio verso la ISS. Va notato che ciò non significa che siano superiori allo Space Shuttle. Presentano una serie di svantaggi significativi. Ad esempio, la loro capacità di carico è limitata. Inoltre, l'uso di tali dispositivi porta all'accumulo di detriti orbitali che rimangono dopo il loro funzionamento. Molto presto i voli spaziali sulla Soyuz diventeranno storia. Oggi non ci sono vere alternative. Le astronavi del futuro sono ancora in fase di sviluppo, le cui foto sono presentate in questo articolo. L’enorme potenziale insito nel concetto di navi riutilizzabili rimane spesso tecnicamente irrealizzabile anche ai nostri giorni.
Dichiarazione di Barack Obama
Barack Obama ha annunciato nel luglio 2011 che l'obiettivo principale degli astronauti americani nei prossimi decenni sarà volare su Marte. Il programma spaziale Constellation è diventato uno dei programmi che la NASA sta implementando come parte del volo su Marte e dell'esplorazione della Luna. Per questi scopi, ovviamente, abbiamo bisogno delle nuove astronavi del futuro. Come stanno andando le cose con il loro sviluppo?
Veicolo spaziale Orione
Le speranze principali sono riposte nella realizzazione di Orion, una nuova navicella spaziale, nonché nei veicoli di lancio Ares-5 e Ares-1 e nel modulo lunare Altair. Nel 2010, il governo degli Stati Uniti ha deciso di terminare il programma Constellation, ma nonostante ciò, la NASA ha comunque avuto l'opportunità di sviluppare ulteriormente Orion. Il primo volo di prova senza pilota è previsto nel prossimo futuro. Si presume che durante questo volo il dispositivo si sposterà di 6mila km dalla Terra. Questa è circa 15 volte maggiore della distanza alla quale si trova la ISS dal nostro pianeta. Dopo il volo di prova, la nave si dirigerà verso la Terra. Il nuovo dispositivo può entrare nell'atmosfera ad una velocità di 32mila km/h. In questo indicatore l'Orion supera il leggendario Apollo di 1,5 mila km/h. Il primo lancio con equipaggio è previsto per il 2021.
Secondo i piani della NASA, il ruolo dei veicoli di lancio per questa nave sarà Atlas-5 e Delta-4. Si è deciso di abbandonare lo sviluppo di Ares. Inoltre, gli americani stanno progettando SLS, un nuovo veicolo di lancio, per esplorare lo spazio profondo.
Il concetto di Orione
Orion è un veicolo spaziale parzialmente riutilizzabile. È concettualmente più vicino alla Soyuz che allo Shuttle. La maggior parte dei futuri veicoli spaziali sono parzialmente riutilizzabili. Questo concetto presuppone che la capsula liquida della nave possa essere riutilizzata dopo l’atterraggio sulla Terra. Ciò consentirà di combinare l’efficienza operativa di Apollo e Soyuz con la praticità funzionale dei veicoli spaziali riutilizzabili. Questa decisione è una fase transitoria. A quanto pare, in un lontano futuro, tutte le astronavi del futuro diventeranno riutilizzabili. Questa è la tendenza di sviluppo dell'industria spaziale. Possiamo quindi dire che il Buran sovietico è un prototipo dell'astronave del futuro, proprio come lo Space Shuttle americano. Erano molto in anticipo sui tempi.
CST-100
Le parole “prudenza” e “praticità” sembrano descrivere al meglio gli americani. Il governo di questo paese ha deciso di non mettere tutte le ambizioni spaziali sulle spalle di Orion. Oggi, su richiesta della NASA, diverse aziende private stanno sviluppando le proprie astronavi del futuro, progettate per sostituire i dispositivi utilizzati oggi. Boeing, ad esempio, sta sviluppando il CST-100, un veicolo spaziale parzialmente riutilizzabile e con equipaggio. È progettato per brevi viaggi nell'orbita terrestre. Il suo compito principale sarà la consegna del carico e dell'equipaggio alla ISS.
Lanci pianificati di CST-100
Fino a sette persone possono costituire l'equipaggio della nave. Durante lo sviluppo del CST-100 è stata prestata particolare attenzione al comfort degli astronauti. Il suo spazio abitativo è stato notevolmente aumentato rispetto alle navi della generazione precedente. È probabile che il CST-100 venga lanciato utilizzando i veicoli di lancio Falcon, Delta o Atlas. Atlas-5 è l'opzione più adatta. La nave verrà fatta atterrare utilizzando airbag e paracadute. Secondo i piani della Boeing, nel 2015 il CST-100 sarà sottoposto a tutta una serie di lanci di prova. I primi 2 voli saranno senza pilota. Il loro compito principale è lanciare il dispositivo in orbita e testare i sistemi di sicurezza. Durante il terzo volo è previsto un attracco con equipaggio alla ISS. Se testato con successo, il CST-100 sostituirà molto presto Progress e Soyuz, le navicelle russe che attualmente detengono il monopolio sui voli con equipaggio verso la ISS.
Sviluppo di "Drago"
Un'altra nave privata progettata per trasportare equipaggio e carico sulla ISS sarà un dispositivo sviluppato da SpaceX. Questa è la "Dragon" - una nave monoblocco, parzialmente riutilizzabile. Si prevede di costruire 3 modifiche di questo dispositivo: autonomo, cargo e con equipaggio. Come il CST-100, l'equipaggio può essere composto da un massimo di sette persone. La nave nella sua versione cargo può trasportare 4 persone e 2,5 tonnellate di carico.
Vogliono anche utilizzare il Drago per un volo su Marte in futuro. A questo scopo è stata creata una versione speciale di questa nave chiamata "Red Dragon". Il volo senza pilota di questo dispositivo verso il Pianeta Rosso avverrà, secondo i piani della leadership spaziale americana, nel 2018.
Caratteristica del design del "Drago" e dei primi voli
La riusabilità è una delle caratteristiche di "Dragon". I serbatoi di carburante e parte dei sistemi energetici dopo il volo scenderanno sulla Terra insieme alla capsula vivente. Potranno quindi essere riutilizzati per i voli spaziali. Questa caratteristica di design distingue il Dragon dalla maggior parte degli altri sviluppi promettenti. "Dragon" e CST-100 nel prossimo futuro si completeranno a vicenda e fungeranno da "rete di sicurezza". Se uno di questi tipi di nave non può, per qualche motivo, completare i compiti che gli sono stati assegnati, un'altra si assumerà parte del suo lavoro.
Il Drago è stato lanciato in orbita per la prima volta nel 2010. Il volo di prova senza pilota è stato completato con successo. E nel 2012, il 25 maggio, questo dispositivo si è agganciato alla ISS. A quel tempo, la nave non disponeva di un sistema di attracco automatico e per implementarlo era necessario utilizzare il manipolatore della stazione spaziale.
"Cacciatore di sogni"
"Dream Chaser" è un altro nome per le astronavi del futuro. Impossibile non menzionare questo progetto dell'azienda SpaceDev. Allo sviluppo hanno preso parte anche 12 aziende partner, 3 università statunitensi e 7 centri della NASA. Questa nave è significativamente diversa dagli altri sviluppi spaziali. Sembra uno Space Shuttle in miniatura e può atterrare come un normale aereo. I suoi compiti principali sono simili a quelli affrontati dal CST-100 e dal Dragon. Il dispositivo è progettato per trasportare l'equipaggio e il carico nell'orbita terrestre bassa e verrà lanciato lì utilizzando Atlas-5.
Cosa abbiamo?
Come può rispondere la Russia? Come saranno le astronavi russe del futuro? Nel 2000, RSC Energia ha iniziato a progettare il complesso spaziale Clipper, che è un complesso spaziale polivalente. Questa navicella spaziale è riutilizzabile, ricorda in qualche modo una navetta, di dimensioni ridotte. È progettato per risolvere vari problemi, come la consegna di merci, il turismo spaziale, l'evacuazione dell'equipaggio della stazione, i voli verso altri pianeti. Alcune speranze erano riposte in questo progetto.
Si presumeva che presto sarebbero state costruite le astronavi del futuro della Russia. Tuttavia, a causa della mancanza di fondi, queste speranze dovettero essere abbandonate. Il progetto è stato chiuso nel 2006. Si prevede che le tecnologie sviluppate nel corso degli anni verranno utilizzate per progettare il PTS, noto anche come Project Rus.
Caratteristiche del PTS
Le migliori astronavi del futuro, secondo gli esperti russi, sono PPTS. È questo sistema spaziale che sarà destinato a diventare una nuova generazione di veicoli spaziali. Sarà in grado di sostituire Progress e Soyuz, che stanno rapidamente diventando obsolete. Lo sviluppo di questa nave, come in passato della Clipper, è oggi portato avanti da RSC Energia. PTK NK diventerà la modifica base di questo complesso. Il suo compito principale, ancora una volta, sarà quello di consegnare l'equipaggio e il carico alla ISS. Tuttavia, in un lontano futuro c'è lo sviluppo di modifiche che potranno volare sulla Luna, oltre a svolgere varie missioni di ricerca a lungo termine.
La nave stessa dovrebbe diventare parzialmente riutilizzabile. La capsula liquida verrà riutilizzata dopo l'atterraggio, ma il compartimento di propulsione no. Una caratteristica curiosa di questa nave è la capacità di atterrare senza paracadute. Il sistema a getto verrà utilizzato per la frenata e l'atterraggio sulla superficie terrestre.
Nuovo cosmodromo
A differenza della Soyuz, che decolla dal cosmodromo di Baikonur, situato in Kazakistan, il lancio dei nuovi veicoli spaziali è previsto dal cosmodromo di Vostochny, in costruzione nella regione dell'Amur. L'equipaggio sarà composto da 6 persone. Il dispositivo può anche trasportare carichi fino a 500 kg. La versione senza equipaggio della nave può trasportare carichi fino a 2 tonnellate.
Le sfide che devono affrontare gli sviluppatori PTS
Uno dei principali problemi che deve affrontare il progetto PTS è la mancanza di veicoli di lancio con le caratteristiche necessarie. I principali aspetti tecnici della navicella spaziale sono stati ora definiti, ma la mancanza di un veicolo di lancio mette i suoi sviluppatori in una posizione molto difficile. Si prevede che avrà caratteristiche simili all'Angara, sviluppato negli anni '90.
Un altro grosso problema, stranamente, è lo scopo del progetto PTS. La Russia oggi difficilmente può permettersi di attuare programmi ambiziosi per l’esplorazione di Marte e della Luna, simili a quelli attuati dagli Stati Uniti. Anche se il complesso spaziale verrà sviluppato con successo, molto probabilmente il suo unico compito rimarrà la consegna dell'equipaggio e del carico alla ISS. L'inizio dei test del PTS è stato rinviato al 2018. A questo punto, molto probabilmente i promettenti veicoli spaziali degli Stati Uniti assumeranno già le funzioni svolte oggi dai veicoli spaziali russi Progress e Soyuz.
Vaghe prospettive per i voli spaziali
È un dato di fatto che il mondo oggi rimane privo del fascino del volo spaziale. Questo, ovviamente, non riguarda il turismo spaziale e il lancio di satelliti. Non è necessario preoccuparsi di queste aree dell'astronautica. I voli verso la ISS sono molto importanti per l'industria spaziale, ma la durata della permanenza in orbita della ISS stessa è limitata. Questa stazione dovrebbe essere liquidata nel 2020. E i veicoli spaziali con equipaggio del futuro sono parte integrante di un programma specifico. È impossibile sviluppare un nuovo dispositivo se non si ha idea dei compiti che dovrà affrontare. Negli Stati Uniti vengono progettate nuove future astronavi non solo per trasportare equipaggi e merci sulla ISS, ma anche per voli sulla Luna e su Marte. Tuttavia, questi compiti sono così lontani dalle preoccupazioni terrene quotidiane che difficilmente dovremmo aspettarci progressi significativi nel campo dell’astronautica nei prossimi anni. Le minacce spaziali rimangono una fantasia, quindi non ha senso progettare astronavi da combattimento del futuro. E, naturalmente, le potenze della Terra hanno molte altre preoccupazioni oltre a combattersi tra loro per un posto in orbita e su altri pianeti. Pertanto anche la costruzione di dispositivi come le astronavi militari del futuro è poco pratica.
Hollywood ha spinto ancora una volta l'umanità verso l'esplorazione dello spazio: dopo la proiezione del film "The Martian", probabilmente un giardiniere su due voleva coltivare le proprie patate sulla superficie del Pianeta Rosso. E dopo Interstellar, molti scolari e studenti sono diventati ansiosi di farloimpegnarsi nell’esplorazione dello spazio infinito a beneficio dell’umanità. Bene, questi sogni si stanno avvicinando alla realtà!
L'esplorazione dello spazio inizia con Marte
Si possono criticare all'infinito i governi dei paesi per il fatto che non ci siamo ancora impegnati completamente nell'esplorazione spaziale e non ci siamo trasferiti su Marte, perché se non ci fossero guerre e scontri che dividono popoli e scienziati, l'umanità sarebbe andata molto avanti, ma questo è una sentenza controversa.
L'esplorazione spaziale è nata e si è sviluppata grazie alla rivalità tra URSS e USA nel corso degli anni. Ora che la Guerra Fredda è una cosa del passato, la necessità di progetti come, ad esempio, il trasferimento su Marte viene messa in discussione. Nella ricerca di finanziamenti per i loro progetti, gli scienziati devono attraversare un inferno burocratico, condurre un sacco di ricerche e calcoli e, soprattutto, presentare allo sponsor (che sia uno stato, una società o un privato) le prospettive commerciali o di difesa del loro progetto.
L’esplorazione dello spazio è la preoccupazione del Commonwealth dei paesi
Tuttavia, l'esplorazione dello spazio non si ferma, ma al contrario attrae nuovi partecipanti alle sue infinite distese di opportunità e scoperte. Oltre ai veterani del settore, come URSS, USA, Cina e Unione Europea, oggi i lanci vengono effettuati da India, Giappone, Spagna e dalla famosa compagnia privata di Elon Musk – SpaceX.
Le fasi principali dei futuri progetti spaziali per l'esplorazione spaziale
Roscosmos è alla ricerca della vita su Marte
Parliamo dei piani dei maggiori partecipanti, il primo dei quali sarà Roscosmos. L'oggetto dell'eterno interesse dei ricercatori è il Pianeta Rosso. Nonostante il mancato atterraggio del lander Schiaparelli ( Schiaparelli) 19 ottobre 2016, il progetto ExoMars continua a funzionare. Il suo compito principale rimane la ricerca della vita su Marte. La seconda fase del programma dovrebbe essere eseguita nel 2020. Durante il viaggio di sei mesi del rover, equipaggiato con un impianto di perforazione unico, si prevede di prelevare campioni di roccia ad una profondità massima di 2 metri.
L’Europa conduce l’esplorazione spaziale insieme alla Russia
Il programma ExoMars, come l'equipaggiamento del rover, è internazionale. Come ha osservato Rene Pichel, capo dell'Agenzia spaziale europea in Russia, il lavoro congiunto è una condizione necessaria per il successo delle missioni. Entro il 2020 si prevede di mettere in orbita terrestre l'osservatorio spaziale Spektr-RG, composto da 2 telescopi di produzione russa e tedesca.
Roscosmos, dopo aver ordinato ricerche pertinenti, ha nuovamente rilanciato l'idea di far sbarcare un uomo sulla Luna entro il 2030, tuttavia, come ha osservato il rappresentante dell'azienda Igor Burenkov, se i finanziamenti rimangono così bassi, questo progetto non sarà implementato. In totale, nel 2017 è previsto il lancio di più di 12 veicoli di lancio.
Il secondo principale partecipante all’esplorazione spaziale congiunta è la NASA. Naturalmente, la National Aeronautics and Space Administration non poteva restare estranea dallo studio del Pianeta Rosso. Proprio come Roscosmos, la NASA prevede di lanciare il suo rover su Marte nel 2020. Va subito notato che il vantaggio dei suoi programmi sta nella selezione competitiva degli strumenti per le missioni, e la competizione, come sappiamo dai corsi di economia, aiuta a migliorare la qualità.
La NASA prevede di lanciare il suo telescopio, chiamato TESS, quest'anno, 2017. Il suo compito principale sarà la scoperta di pianeti extrasolari precedentemente sconosciuti. Un posto speciale nei piani della Direzione è occupato dallo studio di Europa, satellite di Giove. Gli scienziati intendono rilevare segni di vita su questo oggetto coperto di ghiaccio.
In futuro, i robot flessibili voleranno sui pianeti
La difficoltà sta nello sviluppare un apparato speciale capace di immersioni profonde e lunghe in un ambiente sfavorevole. Al momento, i piani promettenti per il futuro includono un progetto per lo sviluppo di uno speciale robot flessibile, a forma di anguilla, che riceverà energia per il suo lavoro dai campi magnetici. Non è stato ancora sviluppato un piano per l'utilizzo del robot per lo scopo previsto, poiché deve ancora dimostrare la sua idoneità sulla Terra.
Razzo Long March 2F (Chang Zheng 2F) dalla navicella spaziale con equipaggio Shenzhou-8 sulla rampa di lancio del Jiuquan Satellite Launch Center. Center.DLR / wikimedia.org (CC BY 3.0 DE)
Cina: il drago spaziale nascosto
La Cina non intende fermarsi a successi così significativi nell’economia, ora il suo obiettivo è lo spazio. Il programma spaziale cinese, iniziato nel 1956, non può vantare successi significativi, ma ha certamente delle ambizioni. Dal 2011 è stato portato avanti sistematicamente il programma per il lancio in orbita della prima stazione spaziale cinese multimodulo Tiangong-3.
Al momento sono stati lanciati il modulo base Tiangong-1 e il laboratorio spaziale Tiangong-2, il cui compito principale è condurre test e preparare l'output dei moduli Tiangong-3. Se il progetto spaziale cinese potrà reggere il confronto con la stazione Mir e la ISS (nella quale la Cina, tra l'altro, non è rappresentata a causa dell'opposizione degli Stati Uniti) si potrà scoprire nel 2022.
Il Giappone produrrà energia solare nello spazio
Il Giappone, nonostante il fallimento della missione volta a ripulire l'orbita terrestre dai detriti spaziali nel dicembre 2016 e la caduta del suo più piccolo veicolo di lancio nel gennaio 2017, prevede di attuare uno dei programmi più grandi e significativi: la creazione di un satellite orbitale da parte di 2030. Grazie alle fotocellule che convertono i fotoni in elettricità, sarà in grado di raccogliere e inviare l'energia solare sulla Terra.
Secondo i futuristi dovrebbe avere un gran numero di pannelli solari. Naturalmente, pur trattenendo una quantità significativa di detriti orbitali, la realizzazione di questo progetto dovrà affrontare una serie di problemi legati alla resistenza e alla durabilità della struttura.
Le navi di Musk ritornano sempre
Un nuovo, ma già dichiarato, partecipante all'esplorazione spaziale è SpaceX, guidata dal miliardario Elon Musk. I primi tre lanci del razzo Falcon-1 avrebbero potuto porre fine alla storia dell'azienda, ma già nel 2015 ha ricevuto un contratto per fornire i rifornimenti necessari alla ISS, per la quale ha sviluppato la navicella spaziale Dragon in grado di tornare sulla Terra.
Spazioporto galleggiante
SpaceX ha anche implementato con successo un progetto per far atterrare il primo stadio di un veicolo di lancio su una piattaforma galleggiante. Ciò dovrebbe ridurre i costi dei lanci spaziali. L'azienda sta inoltre sviluppando attivamente il turismo spaziale, il cui denaro va all'ulteriore sviluppo. Di particolare interesse è lo sviluppo di un sistema di trasporto interplanetario che consentirà in futuro di trasportare persone e merci su Marte.
Dal gonfiare le ambizioni spaziali al lavorare insieme per tutti
Al momento non esistono programmi ambiziosi per creare una “Morte Nera” o “terraformare” (creare condizioni adatte alla vita umana) la superficie dei pianeti vicini, ma l’esplorazione spaziale si muove al proprio ritmo. Non si può fare a meno di rallegrarsi per l'inclusione nel processo di aziende private, in grado di far scorrere il sangue nelle vene della vecchia guardia spaziale, e per lo sviluppo di voli escursionistici privati, che possono aprire la strada a ulteriori flussi finanziari nel settore di ricerca dello sterminato “Mar Nero”.
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Abbiamo tutti visto molte volte un'ampia varietà di stazioni spaziali e città spaziali nei film di fantascienza. Ma sono tutti irrealistici. Brian Versteeg di Spacehabs utilizza principi scientifici del mondo reale per sviluppare concetti di stazione spaziale che un giorno potrebbero essere effettivamente costruiti. Una di queste stazioni di insediamento è Kalpana One. Più precisamente, una versione migliorata e moderna di un concetto sviluppato negli anni '70. Kalpana One è una struttura cilindrica con un raggio di 250 metri e una lunghezza di 325 metri. Livello di popolazione approssimativo: 3.000 cittadini.
Diamo uno sguardo più da vicino a questa città...
“Il Kalpana One Space Settlement è il risultato della ricerca sui limiti reali della struttura e della forma degli enormi insediamenti spaziali. A partire dalla fine degli anni '60 e fino agli anni '80 del secolo scorso, l'umanità ha assorbito l'idea delle forme e delle dimensioni delle possibili stazioni spaziali del futuro, che per tutto questo tempo sono state mostrate nei film di fantascienza e in varie immagini . Tuttavia, molte di queste forme presentavano alcuni difetti di progettazione che, in realtà, avrebbero fatto sì che tali strutture soffrissero di stabilità insufficiente durante la rotazione nello spazio. Altre forme non utilizzavano efficacemente il rapporto tra massa strutturale e protettiva per creare aree abitabili”, afferma Versteeg.
“Nella ricerca di una forma che consentisse la creazione di uno spazio abitativo e abitabile in condizioni di sovraccarico e che disponesse della massa protettiva necessaria, si è riscontrato che la forma oblunga della stazione sarebbe stata la scelta più adatta. A causa delle dimensioni e del design di una tale stazione, sarebbero necessari pochissimi sforzi o regolazioni per evitarne le oscillazioni”.
"Con lo stesso raggio di 250 metri e una profondità di 325 metri, la stazione farà due giri completi attorno a se stessa al minuto e creerà la sensazione che una persona, trovandosi al suo interno, proverà la sensazione come se fosse in condizioni terrene gravità. E questo è un aspetto molto importante, poiché la gravità ci permetterà di vivere più a lungo nello spazio, perché le nostre ossa e i nostri muscoli si svilupperanno come sulla Terra. Poiché tali stazioni in futuro potrebbero diventare habitat permanenti per le persone, è molto importante creare su di esse condizioni il più vicino possibile alle condizioni del nostro pianeta. Fai in modo che le persone non solo possano lavorarci sopra, ma anche rilassarsi. E rilassati con delizie.
"E anche se la fisica del colpire o lanciare, ad esempio, una palla in un ambiente del genere sarà molto diversa da quella sulla Terra, la stazione offrirà sicuramente un'ampia varietà di attività sportive (e di altro tipo) e di intrattenimento."
Brian Versteeg è un concept designer e si concentra sul lavoro sulla tecnologia del futuro e sull'esplorazione dello spazio. Ha lavorato con molte aziende spaziali private, nonché con pubblicazioni cartacee, alle quali ha mostrato concetti su ciò che l'umanità avrebbe utilizzato in futuro per conquistare lo spazio. Il progetto Kalpana One è uno di questi concetti.
Ma per esempio, alcuni concetti più vecchi:
Base scientifica sulla Luna. concetto del 1959
Il concetto di colonia cilindrica nella mente del popolo sovietico. 1965
Immagine: Rivista “Technology for Youth”, 1965/10
Concetto di colonia toroidale
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Sviluppato dall'agenzia aerospaziale della NASA negli anni '70. Come previsto, la colonia sarebbe stata progettata per ospitare 10.000 persone. Il design stesso era modulare e avrebbe consentito il collegamento di nuovi scomparti. Sarebbe possibile viaggiare al loro interno su un veicolo speciale chiamato ANTS.
Immagine e presentazione: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Sfere Bernal
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Un altro concetto è stato sviluppato presso l’Ames Research Center della NASA negli anni ’70. Popolazione: 10.000 L'idea principale della Sfera Bernal sono i compartimenti abitativi sferici. L'area popolata si trova al centro della sfera, circondata da aree destinate all'agricoltura e alla produzione agricola. La luce del sole viene utilizzata come illuminazione per le aree residenziali e agricole, che viene reindirizzata verso di esse attraverso un sistema di batterie a specchio solare. Pannelli speciali rilasciano il calore residuo nello spazio. Le fabbriche e gli attracchi per le astronavi si trovano in uno speciale lungo tubo al centro della sfera.
Immagine: Rick Guidis/NASA/Ames Research Center
Immagine: Rick Guidis/NASA/Ames Research Center
Il concetto di colonia cilindrica è stato sviluppato negli anni '70
Immagine: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center
Destinato ad una popolazione di oltre un milione di persone. L'idea del concetto appartiene al fisico americano Gerard K. Onil.
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Immagine: Don Davis/NASA/Ames Research Center
Immagine e presentazione: Rick Guidys/NASA/Ames Research Center
1975 Vista dall'interno della colonia, la cui idea concettuale appartiene a Onil. I settori agricoli con vari tipi di ortaggi e piante sono situati su terrazzamenti installati su ogni livello della colonia. La luce per il raccolto è fornita da specchi che riflettono i raggi del sole.
Immagine: NASA/Centro di ricerca Ames
Colonia spaziale sovietica. 1977
Immagine: Rivista “Technology of Youth”, 1977/4
Enormi fattorie orbitali come questa nella foto produrranno abbastanza cibo per i coloni spaziali
Immagine: Delta, 1980/1
Colonia mineraria su un asteroide
Immagine: Delta, 1980/1
Colonia toroidale del futuro. 1982
Concetto di base spaziale. 1984
Immagine: Les Bosinas/NASA/Glenn Research Center
Concetto di base lunare. 1989
Immagine: NASA/JSC
Concetto di base multifunzionale su Marte. 1991
Immagine: NASA/Glenn Research Center
1995 Luna
Immagine: Pat Rawlings/NASA
Il satellite naturale della Terra sembra essere un luogo eccellente per testare apparecchiature e addestrare persone per le missioni su Marte.
Le speciali condizioni gravitazionali della Luna saranno un luogo eccellente per le competizioni sportive.
Immagine: Pat Rawlings/NASA
1997 L’estrazione del ghiaccio negli oscuri crateri del polo sud lunare apre opportunità di espansione umana all’interno del sistema solare. In questo luogo unico, gli abitanti di una colonia spaziale alimentata dall'energia solare produrranno carburante per inviare veicoli spaziali dalla superficie lunare. L'acqua proveniente da potenziali fonti di ghiaccio, o regolite, scorrerà all'interno delle celle della cupola e preverrà l'esposizione a radiazioni dannose.
Immagine: Pat Rawlings/NASA
Giunone. La navicella spaziale Juno è stata lanciata nel 2011 e dovrebbe entrare in orbita attorno a Giove nel 2016. Farà un lungo giro attorno al gigante gassoso, raccogliendo dati sulla composizione atmosferica e sul campo magnetico, oltre a mappare i venti. Juno è la prima navicella spaziale della NASA a non utilizzare un nucleo di plutonio ma ad essere dotata di pannelli solari.
Martedì 2020. Il prossimo rover inviato sul pianeta rosso sarà per molti versi una copia del collaudato Curiosity. Ma il suo compito sarà diverso: cercare eventuali tracce di vita su Marte. Il programma inizia alla fine del 2020.
La NASA prevede di lanciare in orbita un orologio atomico spaziale per la navigazione nello spazio profondo nel 2016. Questo dispositivo, in teoria, dovrebbe funzionare come GPS per le future astronavi. L’orologio spaziale promette di essere 50 volte più preciso di qualsiasi suo equivalente sulla Terra.
Intuizione. Una delle domande importanti relative a Marte è se c'è attività geologica su di esso o no? La missione InSight, prevista per il 2016, risponderebbe a questa domanda con un rover che trasportasse una trivella e un sismometro.
Orbiter di Urano. L’umanità ha visitato Urano e Nettuno solo una volta, durante la missione Voyager 2 nel 1980, ma si prevede che questo problema verrà corretto nel prossimo decennio. Il programma orbitante di Urano è concepito come un analogo del volo di Cassini su Giove. I problemi sono i finanziamenti e la mancanza di plutonio come combustibile. Tuttavia, il lancio è previsto per il 2020, mentre il veicolo arriverà su Urano nel 2030.
Europa Clipper. Grazie alla missione Voyager del 1979, abbiamo appreso che sotto il ghiaccio di una delle lune di Giove, Europa, c'è un enorme oceano. E dove c’è così tanta acqua liquida, la vita è possibile. Europa Clipper volerà nel 2025, equipaggiato con un potente radar in grado di scrutare in profondità il ghiaccio di Europa.
OSIRIS-REx. L'asteroide (101955) Bennu non è l'oggetto spaziale più famoso. Ma secondo gli astronomi dell’Università dell’Arizona, c’è una reale possibilità che si schianti sulla Terra intorno al 2200. OSIRIS-REx si recherà a Benn nel 2019 per raccogliere campioni di terreno e tornerà nel 2023. Lo studio dei dati ottenuti potrebbe aiutare a prevenire un disastro in futuro.
LISA è un esperimento congiunto tra la NASA e l'Agenzia spaziale europea per studiare le onde gravitazionali emesse dai buchi neri e dalle pulsar. Le misurazioni verranno effettuate da tre dispositivi posti ai vertici di un triangolo lungo 5 milioni di km. LISA Pathfinder, il primo di tre satelliti, sarà mandato in orbita nel novembre 2015, con il lancio completo del programma previsto per il 2034.
BepiColombo. Questo programma prende il nome dal matematico italiano del XX secolo Giuseppe Colombo, che sviluppò la teoria della manovra gravitazionale. BepiColombo è un progetto delle agenzie spaziali di Europa e Giappone, che inizierà nel 2017 con l'arrivo stimato del dispositivo nell'orbita di Mercurio nel 2024.
Il telescopio spaziale James Webb verrà lanciato in orbita nel 2018 in sostituzione del famoso Hubble. Grande quanto un campo da tennis e grande quanto una casa a quattro piani, e costato quasi 9 miliardi di dollari, il telescopio è considerato la migliore speranza per l'astronomia moderna.
Fondamentalmente, le missioni sono pianificate in tre direzioni: un volo su Marte nel 2020, un volo su Europa, luna di Giove, e, possibilmente, sull’orbita di Urano. Ma l’elenco non si limita a loro. Diamo un'occhiata a dieci programmi spaziali nel prossimo futuro.