Eksploracja kosmosu -Space exploration

Księżycowy lądownik Buzza Aldrina i Apollo 11 na powierzchni Księżyca
Autoportret łazika Curiosity na powierzchni Marsa

Eksploracja kosmosu to wykorzystanie astronomii i technologii kosmicznych do badania kosmosu . Podczas gdy eksploracja kosmosu jest wykonywana głównie przez astronomów wyposażonych w teleskopy , jej fizyczne eksploracje są prowadzone zarówno przez bezzałogowe sondy kosmiczne, jak i ludzkie loty kosmiczne . Eksploracja kosmosu, podobnie jak jej klasyczna forma astronomii , jest jednym z głównych źródeł nauki o kosmosie .

Chociaż obserwacje obiektów w kosmosie, znane jako astronomia , wyprzedzają wiarygodną udokumentowaną historię , to rozwój dużych i stosunkowo wydajnych rakiet w połowie XX wieku umożliwił urzeczywistnienie fizycznej eksploracji kosmosu. Pierwszym na świecie eksperymentalnym programem rakietowym na dużą skalę był Opel-RAK pod kierownictwem Fritza von Opla i Maxa Valiera w późnych latach dwudziestych XX wieku, co doprowadziło do powstania pierwszych załogowych samochodów rakietowych i samolotów rakietowych, które utorowały drogę programowi V2 ery nazistowskiej i USA i działania sowieckie od 1950 roku. Program Opel-RAK i spektakularne publiczne demonstracje pojazdów naziemnych i powietrznych przyciągnęły tłumy, a także wywołały globalne podekscytowanie jako tzw. „Rocket Rumble” i wywarły duży, długotrwały wpływ na późniejszych pionierów lotów kosmicznych, takich jak Wernher von Braun . . Wspólne uzasadnienie eksploracji kosmosu to rozwój badań naukowych, prestiż narodowy, jednoczenie różnych narodów, zapewnienie przetrwania ludzkości w przyszłości oraz rozwijanie przewagi militarnej i strategicznej w stosunku do innych krajów.

Wczesną erę eksploracji kosmosu napędzał „ wyścig kosmiczny ” między Związkiem Radzieckim a Stanami Zjednoczonymi . Wystrzelenie pierwszego stworzonego przez człowieka obiektu na orbicie Ziemi , radzieckiego Sputnika 1 , 4 października 1957 r. oraz pierwsze lądowanie na Księżycu przez amerykańską misję Apollo 11 20 lipca 1969 r. są często traktowane jako punkty orientacyjne dla tego początkowego okresu. Radziecki program kosmiczny osiągnął wiele z pierwszych kamieni milowych, w tym pierwszą żywą istotę na orbicie w 1957 r., pierwszy lot kosmiczny ( Jurij Gagarin na pokładzie Wostoka1 ) w 1961 r., pierwszy spacer kosmiczny (autorstwa Aleksieja Leonowa ) 18 marca 1965 r., pierwszy automatyczne lądowanie na innym ciele niebieskim w 1966 r., a uruchomienie pierwszej stacji kosmicznej ( Salut 1 ) w 1971 r. Po pierwszych 20 latach eksploracji skupiono się z lotów jednorazowych na sprzęt odnawialny, taki jak program Space Shuttle , i od konkurencji do współpracy jak z Międzynarodową Stacją Kosmiczną (ISS).

Wraz z istotnym zakończeniem budowy ISS po STS-133 w marcu 2011, plany eksploracji kosmosu przez USA pozostają w ciągłym ruchu. Constellation , program administracji Busha dotyczący powrotu na Księżyc do 2020 roku, został uznany przez panel ekspertów w 2009 roku za niewystarczająco finansowany i nierealistyczny. Administracja Obamy zaproponowała w 2010 roku rewizję Constellation, aby skupić się na rozwoju zdolności do misji załogowych poza niską orbitą okołoziemską (LEO), przewidując przedłużenie działania ISS poza 2020 r., przeniesienie rozwoju pojazdów nośnych dla załóg ludzkich z NASA do sektora prywatnego oraz opracowanie technologii umożliwiających misje poza LEO, takie jak Ziemia–Księżyc L1 , Księżyc, Ziemia-Słońce L2 , asteroidy bliskie Ziemi oraz Fobos lub orbita Marsa.

W 2000 roku Chiny zainicjowały udany program załogowych lotów kosmicznych, podczas gdy Indie wystrzeliły Chandraayan 1 , podczas gdy Unia Europejska i Japonia również planowały przyszłe załogowe misje kosmiczne. Chiny, Rosja i Japonia opowiadały się za załogowymi misjami na Księżyc w XXI wieku, podczas gdy Unia Europejska opowiadała się za załogowymi misjami na Księżyc i Marsa w XX i XXI wieku.

Historia eksploracji

Ciemnoniebieski, cieniowany diagram podzielony poziomymi liniami, z nazwami pięciu regionów atmosferycznych ułożonymi po lewej stronie.  Od dołu do góry, sekcja troposfera pokazuje Mount Everest i ikonę samolotu, stratosfera pokazuje balon pogodowy, mezosfera pokazuje meteory, a termosfera zawiera zorzę polarną i stację kosmiczną.  Na górze egzosfera pokazuje tylko gwiazdy.
Większość lotów orbitalnych faktycznie odbywa się w górnych warstwach atmosfery, zwłaszcza w termosferze (nie w skali)
Rakieta V-2 w Muzeum Peenemünde

Pierwsze teleskopy

Mówi się, że pierwszy teleskop został wynaleziony w 1608 roku w Holandii przez producenta okularów Hansa Lippersheya . Orbiting Astronomical Observatory 2 to pierwszy teleskop kosmiczny wystrzelony 7 grudnia 1968 r. Do 2 lutego 2019 r. odkryto 3891 potwierdzonych egzoplanet . Szacuje się, że Droga Mleczna zawiera 100-400 miliardów gwiazd i ponad 100 miliardów planet . W obserwowalnym wszechświecie są co najmniej 2 biliony galaktyk . HD1 jest najbardziej odległym znanym obiektem od Ziemi, odległym o 33,4 miliarda lat świetlnych.

Pierwsze loty w kosmos

Sputnik 1 , pierwszy sztuczny satelita okrążył Ziemię na 939 do 215 km (583 do 134 mil) w 1957 roku, a wkrótce po nim pojawił się Sputnik 2 . Zobacz pierwszy satelita według kraju (na zdjęciu replika)
Model statku kosmicznego Wostok
Apollo CSM na orbicie księżycowej

MW 18014 był testowym startem niemieckiej rakiety V-2 , który miał miejsce 20 czerwca 1944 roku w Centrum Badawczym Armii Peenemünde w Peenemünde . Był to pierwszy obiekt stworzony przez człowieka, który dotarł do przestrzeni kosmicznej , osiągając apogeum 176 kilometrów, czyli znacznie powyżej linii Karmána . Był to testowy start w pionie. Chociaż rakieta dotarła do kosmosu, nie osiągnęła prędkości orbitalnej , a zatem powróciła na Ziemię w zderzeniu, stając się pierwszym lotem suborbitalnym .

Pierwszy obiekt na orbicie

Pierwszym udanym startem na orbicie była sowiecka misja bezzałogowego Sputnika 1 („Satelita 1”) w dniu 4 października 1957 roku. Satelita ważył około 83 kg (183 funty) i uważa się, że krążył wokół Ziemi na wysokości około 250 km ( 160 mil). Posiadał dwa nadajniki radiowe (20 i 40 MHz), które emitowały „bipnięcia” słyszane przez radia na całym świecie. Analiza sygnałów radiowych została wykorzystana do zebrania informacji o gęstości elektronowej jonosfery, a dane dotyczące temperatury i ciśnienia zostały zakodowane w czasie trwania sygnałów radiowych. Wyniki wskazywały, że satelita nie został przebity przez meteoroid . Sputnik 1 został wystrzelony przez rakietę R-7 . Spłonął po ponownym wejściu 3 stycznia 1958 r.

Pierwszy ludzki lot w kosmos

Pierwszym udanym lotem kosmicznym z udziałem ludzi był Wostok 1 („Wschód 1”), przewożący 27-letniego rosyjskiego kosmonautę Jurija Gagarina w dniu 12 kwietnia 1961 roku. Lot Gagarina odbił się echem na całym świecie; była to demonstracja zaawansowanego sowieckiego programu kosmicznego i otworzyła zupełnie nową erę w eksploracji kosmosu: loty w kosmos .

Pierwsze astronomiczne eksploracje kosmosu

Pierwszym sztucznym obiektem, który dotarł do innego ciała niebieskiego, była Luna 2 osiągająca Księżyc w 1959 roku. Pierwsze miękkie lądowanie na innym ciele niebieskim wykonała Luna 9 , która wylądowała na Księżycu 3 lutego 1966 roku. Luna 10 stała się pierwszym sztucznym satelitą Księżyca , wchodząc na orbitę księżycową 3 kwietnia 1966 r.

Pierwsze załogowe lądowanie na innym ciele niebieskim wykonał Apollo 11 20 lipca 1969 r., lądując na Księżycu. W sumie na Księżycu wylądowało sześć statków kosmicznych, w których ludzie wylądowali od 1969 roku do ostatniego lądowania człowieka w 1972 roku.

Pierwszym przelotem międzyplanetarnym był przelot obok Wenus Wenus z 1961 r. , chociaż Mariner 2 z 1962 r . był pierwszym przelotem obok Wenus , który zwrócił dane (najbliższe podejście 34 773 km). Pioneer 6 był pierwszym satelitą, który okrążył Słońce , wystrzelony 16 grudnia 1965. Inne planety po raz pierwszy przeleciały w 1965 na Marsa przez Mariner 4 , 1973 na Jowisza przez Pioneer 10 , 1974 na Merkurego przez Mariner 10 , 1979 na Saturna przez Pioneer 11 , 1986 dla Urana przez Voyager 2 , 1989 dla Neptuna przez Voyager 2 . W 2015 roku planety karłowate Ceres i Pluton krążyły po orbicie odpowiednio przez Dawn i minęły Nowe Horyzonty . Odpowiada to przelotom każdej z ośmiu planet Układu Słonecznego , Słońca , Księżyca oraz Ceres i Plutona (2 z 5 uznanych planet karłowatych ).

Pierwszą międzyplanetarną misją powierzchniową, która zwróciła przynajmniej ograniczone dane z innej planety, było lądowanie Wenery 7 w 1970 roku, która zwróciła dane na Ziemię przez 23 minuty z Wenus . W 1975 roku Venera 9 jako pierwsza zwróciła obrazy z powierzchni innej planety, zwracając obrazy z Wenus . W 1971 roku misja Mars 3 dokonała pierwszego miękkiego lądowania na Marsie, zwracając dane przez prawie 20 sekund. Później osiągnięto znacznie dłuższe misje powierzchniowe, w tym ponad sześć lat operacji na powierzchni Marsa przez Viking 1 w latach 1975-1982 i ponad dwie godziny transmisji z powierzchni Wenus przez Wenerę 13 w 1982, najdłuższą w historii radziecką misję na powierzchni planety. Wenus i Mars to dwie planety poza Ziemią, na których ludzie przeprowadzali misje na powierzchni za pomocą bezzałogowych statków kosmicznych .

Pierwsza stacja kosmiczna

Salut 1 była pierwszą jakąkolwiek stacją kosmiczną , wystrzeloną na niską orbitę okołoziemską przez Związek Radziecki 19 kwietnia 1971 roku. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna jest obecnie jedyną w pełni funkcjonalną stacją kosmiczną, zamieszkałą nieprzerwanie od 2000 roku.

Pierwszy międzygwiezdny lot kosmiczny

Voyager 1 stał się pierwszym stworzonym przez człowieka obiektem, który opuścił Układ Słoneczny w przestrzeń międzygwiazdową 25 sierpnia 2012 roku. Sonda przeszła heliopauzę przy 121 AU , aby wejść w przestrzeń międzygwiazdową .

Najdalej od Ziemi

Lot Apollo 13 minął dalszą stronę Księżyca na wysokości 254 kilometrów (158 mil; 137 mil morskich) nad powierzchnią Księżyca i 400 171 km (248655 mil) od Ziemi, co stanowi rekord najdalszej odległości, jaką kiedykolwiek przebyli ludzie z Ziemi w 1970 roku.

Voyager 1 znajduje się obecnie w odległości 145,11 jednostek astronomicznych (2,1708 × 10 10  km; 1,3489 × 10 10  mil) (21 708 miliardów kilometrów; 13,489 miliardów mil) od Ziemi na dzień 1 stycznia 2019 roku. Jest to najbardziej odległy obiekt stworzony przez człowieka z ziemi.

GN-z11 jest najbardziej odległym znanym obiektem od Ziemi, odległym o 13,4 miliarda lat świetlnych.

Kluczowi ludzie we wczesnej eksploracji kosmosu

Marzenie o wkroczeniu do zewnętrznych zakątków ziemskiej atmosfery było napędzane przez fikcję Julesa Verne'a i HG Wellsa , a technologia rakietowa została opracowana, aby spróbować zrealizować tę wizję. Niemiecka V-2 była pierwszą rakietą, która poleciała w kosmos, przezwyciężając problemy związane z ciągiem i awarią materiału. W ostatnich dniach II wojny światowej technologię tę pozyskali zarówno Amerykanie, jak i Sowieci, podobnie jak jej projektanci. Początkową siłą napędową dalszego rozwoju technologii był wyścig zbrojeń dla międzykontynentalnych pocisków balistycznych ( ICBM ), które miały być używane jako nośniki dalekiego zasięgu do szybkiego przenoszenia broni jądrowej , ale w 1961 roku, kiedy Związek Radziecki wystrzelił pierwszego człowieka w kosmos, Stany Zjednoczone zadeklarowały udział w „ Wyścigu Kosmicznym ” z Sowietami.

Konstantin Tsiolkovsky , Robert Goddard , Hermann Oberth i Reinhold Tiling położyli podwaliny pod rakiety na początku XX wieku.

Wernher von Braun był głównym inżynierem rakietowym projektu nazistowskiego projektu rakietowego V-2 z czasów II wojny światowej. W ostatnich dniach wojny poprowadził karawanę robotników niemieckiego programu rakietowego na linie amerykańskie, gdzie poddali się i zostali sprowadzeni do Stanów Zjednoczonych, aby pracować nad rozwojem ich rakiet (" Operacja Paperclip "). Otrzymał obywatelstwo amerykańskie i kierował zespołem, który opracował i wystrzelił Explorer 1 , pierwszego amerykańskiego satelitę. Von Braun później kierował zespołem wNASA Marshall Space Flight Center , który opracowałrakietę księżycową Saturn V.

Początkowo wyścig o przestrzeń kosmiczną często prowadził Siergiej Korolow , którego spuścizna obejmuje zarówno R7 , jak i Sojuz , które pozostają w służbie do dziś. Korolev był mózgiem pierwszego satelity, pierwszym mężczyzną (i pierwszą kobietą) na orbicie i pierwszym spacerze kosmicznym. Aż do śmierci jego tożsamość była ściśle strzeżoną tajemnicą państwową; nawet jego matka nie wiedziała, że ​​był odpowiedzialny za stworzenie sowieckiego programu kosmicznego.

Po śmierci Korolowa w 1966 roku Kerim Kerimov został mianowany przewodniczącym Państwowej Komisji Testów Lotniczych programu Sojuz, częściowo na podstawie osobistej rekomendacji Korolowa. Kerimov, podobnie jak Korolev, rozpoczął karierę jako inżynier rakietowy; pracował nad kilkoma ważnymi projektami w programie kosmicznym, w tym Państwową Komisją ds . Programu Wostok . Podczas swojej kadencji nadzorował połączenie między Kosmosem 186 i Kosmosem 188 , zarządzał startami statków kosmicznych Sojuz i nadzorował wczesne stacje kosmiczne z serii Salut i Mir . Został zdegradowany w 1974 roku ze względu na jego poparcie dla programu rakietowego N1 i programu księżycowego, które wypadły z łask.

Inne kluczowe osoby:

Cele eksploracji

Księżyc widziany na cyfrowo przetworzonym obrazie z danych zebranych podczas przelotu sondy Galileo w 1992 roku

Począwszy od połowy XX wieku sondy, a następnie misje ludzkie były wysyłane na orbitę ziemską, a następnie na Księżyc. Ponadto sondy zostały wysłane w całym znanym Układzie Słonecznym i na orbitę słoneczną. Do XXI wieku bezzałogowe statki kosmiczne zostały wysłane na orbitę wokół Saturna, Jowisza, Marsa, Wenus i Merkurego, a sonda kosmiczna o największej aktywności na odległość, Voyager 1 i 2 , przebyła odległość 100 razy większą niż odległość Ziemia-Słońce. Instrumenty wystarczyły jednak, że uważa się, że opuściły heliosferę słoneczną, rodzaj bańki cząstek wytworzonych w Galaktyce przez słoneczny wiatr słoneczny .

Słońce

Słońce jest głównym celem eksploracji kosmosu . Przebywanie w szczególności nad atmosferą i polem magnetycznym Ziemi zapewnia dostęp do wiatru słonecznego oraz promieniowania podczerwonego i ultrafioletowego, które nie może dotrzeć do powierzchni Ziemi. Słońce generuje większość pogody kosmicznej , która może wpływać na systemy wytwarzania i przesyłu energii na Ziemi oraz zakłócać, a nawet uszkadzać satelity i sondy kosmiczne. Liczne statki kosmiczne przeznaczone do obserwacji Słońca, począwszy od Teleskopu Apollo , zostały wystrzelone, a jeszcze inne miały obserwacje Słońca jako cel drugorzędny. Wystrzelona w 2018 roku sonda Parker Solar Probe zbliży się do Słońca na 1/8 orbity Merkurego.

Rtęć

Obraz MESSENGER z 18 000 km przedstawiający region o średnicy około 500 km (2008)

Merkury pozostaje najmniej zbadaną z ziemskich planet . Od maja 2013 r. misje Mariner 10 i MESSENGER były jedynymi misjami, które prowadziły bliskie obserwacje Merkurego. MESSENGER wszedł na orbitę Merkurego w marcu 2011 roku, aby dokładniej zbadać obserwacje wykonane przez Mariner 10 w 1975 roku (Munsell, 2006b).

Trzecia misja na Merkurego, zaplanowana na 2025 r., BepiColombo , ma obejmować dwie sondy . BepiColombo to wspólna misja Japonii i Europejskiej Agencji Kosmicznej . MESSENGER i BepiColombo mają na celu zebranie uzupełniających się danych, aby pomóc naukowcom zrozumieć wiele tajemnic odkrytych przez przeloty Mariner 10 .

Loty na inne planety Układu Słonecznego odbywają się kosztem energii, którą opisuje wypadkowa zmiana prędkości statku kosmicznego, czyli delta-v . Ze względu na stosunkowo wysokie delta-v do Merkurego i jego bliskość do Słońca, jest trudny do zbadania, a orbity wokół niego są raczej niestabilne.

Wenus

Mariner 10 obraz Wenus (1974)

Wenus była pierwszym celem misji międzyplanetarnych przelotów i lądowników i pomimo jednego z najbardziej nieprzyjaznych środowisk powierzchniowych w Układzie Słonecznym, wysłano do niej więcej lądowników (prawie wszystkie ze Związku Radzieckiego) niż na jakąkolwiek inną planetę Układu Słonecznego. Pierwszym mijanym samolotem był  Venera 1 z 1961 r., chociaż  Mariner 2 z 1962  r. był pierwszym, który z powodzeniem zwrócił dane. Mariner 2 był obserwowany przez kilka innych agencji kosmicznych, często w ramach misji wykorzystujących przelot Wenus, aby zapewnić asystę grawitacyjną w drodze do innych ciał niebieskich. W 1967 Venera 4 stała się pierwszą sondą, która weszła i bezpośrednio zbadała atmosferę Wenus. W 1970 roku Venera 7 stał się pierwszym lądownikiem, który osiągnął powierzchnię Wenus, a do 1985 roku dołączyło do niego osiem kolejnych udanych sowieckich lądowników Wenus, które dostarczyły zdjęć i innych bezpośrednich danych powierzchniowych. Począwszy od 1975 roku z radzieckim orbiterem Venera 9 , na Wenus wysłano około dziesięciu udanych misji orbitalnych, w tym późniejsze misje, w których udało się zmapować powierzchnię Wenus za pomocą radaru, aby przebić zasłoniętą atmosferę.

Ziemia

Pierwsze telewizyjne zdjęcie Ziemi z kosmosu wykonane przez TIROS-1 . (1960)
Zdjęcie Blue Marble Earth zrobione podczas Apollo 17 (1972)

Eksploracja kosmosu została wykorzystana jako narzędzie do zrozumienia Ziemi jako samego obiektu niebieskiego. Misje orbitalne mogą dostarczyć danych dla Ziemi, które mogą być trudne lub niemożliwe do uzyskania z czysto naziemnego punktu odniesienia.

Na przykład istnienie pasów radiacyjnych Van Allena było nieznane do czasu ich odkrycia przez pierwszego sztucznego satelitę Stanów Zjednoczonych, Explorer 1 . Pasy te zawierają promieniowanie uwięzione przez ziemskie pola magnetyczne, co sprawia, że ​​obecnie budowa nadających się do zamieszkania stacji kosmicznych powyżej 1000 km jest niepraktyczna. Po tym wczesnym, nieoczekiwanym odkryciu, duża liczba satelitów obserwacyjnych Ziemi została rozmieszczona specjalnie w celu zbadania Ziemi z perspektywy kosmicznej. Satelity te znacząco przyczyniły się do zrozumienia różnych zjawisk na Ziemi. Na przykład dziura w warstwie ozonowej została znaleziona przez sztucznego satelitę, który badał ziemską atmosferę, a satelity pozwoliły na odkrycie stanowisk archeologicznych lub formacji geologicznych, które były trudne lub niemożliwe do zidentyfikowania w inny sposób.

Księżyc

Księżyc ( 2010)
Apollo 16 LEM Orion, księżycowy pojazd wędrujący i astronauta John Young (1972)

Księżyc był pierwszym ciałem niebieskim, które było obiektem eksploracji kosmosu. Wyróżnia się tym, że jest pierwszym odległym obiektem niebieskim, nad którym statek kosmiczny przelatuje, okrąża go i na którym ląduje, oraz jedynym odległym obiektem niebieskim kiedykolwiek odwiedzanym przez ludzi.

W 1959 roku Sowieci uzyskali pierwsze obrazy odległej strony Księżyca , nigdy wcześniej niewidoczne dla ludzi. Amerykańska eksploracja Księżyca rozpoczęła się od impaktora Ranger 4 w 1962 roku. Począwszy od 1966 roku Sowieci z powodzeniem rozmieścili na Księżycu szereg lądowników , które były w stanie uzyskać dane bezpośrednio z powierzchni Księżyca; zaledwie cztery miesiące później Surveyor 1 zadebiutował udaną serię amerykańskich lądowników. Kulminacją radzieckich misji bezzałogowych był program Lunokhod na początku lat 70., który obejmował pierwsze bezzałogowe łaziki, a także z powodzeniem dostarczał próbki gleby księżycowej na Ziemię do badań. Oznaczało to pierwszy (i jak dotąd jedyny) automatyczny powrót próbek gleby pozaziemskiej na Ziemię. Bezzałogowa eksploracja Księżyca jest kontynuowana, a różne kraje okresowo rozmieszczają orbitery księżycowe, aw 2008 r. Indian Moon Impact Probe .

Eksploracja Księżyca przez załogę rozpoczęła się w 1968 r. wraz z misją Apollo 8 , która z powodzeniem okrążyła Księżyc, po raz pierwszy gdy jakikolwiek obiekt pozaziemski był okrążany przez ludzi. W 1969 roku misja Apollo 11 po raz pierwszy postawiła stopę na innym świecie. Eksploracja Księżyca przez załogę nie trwała długo. Misja Apollo 17 w 1972 roku oznaczała szóste lądowanie i ostatnią wizytę człowieka. Artemis 2 przeleci nad Księżycem w 2022 roku. Misje robotów są nadal energicznie realizowane.

Mars

Mars widziany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a (2003)
Powierzchnia Marsa przez łazik Spirit (2004)

Eksploracja Marsa była ważną częścią programów eksploracji kosmosu Związku Radzieckiego (później Rosji), Stanów Zjednoczonych, Europy, Japonii i Indii. Dziesiątki robotów kosmicznych , w tym orbitery , lądowniki i łaziki , zostały wystrzelone w kierunku Marsa od lat sześćdziesiątych. Misje te miały na celu zebranie danych o aktualnych warunkach i udzielenie odpowiedzi na pytania dotyczące historii Marsa. Oczekuje się, że pytania postawione przez społeczność naukową nie tylko pozwolą lepiej docenić Czerwoną Planetę, ale także przyniosą dalszy wgląd w przeszłość i możliwą przyszłość Ziemi.

Mars jest głównym kandydatem, w którym ludzie mogliby żyć poza Ziemią, a technologia dotarcia do Marsa jest możliwa.

Eksploracja Marsa wiązała się ze znacznymi kosztami finansowymi, ponieważ około dwie trzecie wszystkich statków kosmicznych przeznaczonych na Marsa uległo awarii przed ukończeniem misji, a niektóre upadły, zanim jeszcze się rozpoczęły. Tak wysoki wskaźnik niepowodzeń można przypisać złożoności i dużej liczbie zmiennych zaangażowanych w podróż międzyplanetarną, co skłoniło naukowców do żartobliwego wypowiadania się o Wielkim Galaktycznym Ghulu , który utrzymuje się na diecie sond marsjańskich. Zjawisko to jest również nieformalnie znane jako „ Klątwa Marsa ”. W przeciwieństwie do ogólnego wysokiego wskaźnika niepowodzeń w eksploracji Marsa, Indie stały się pierwszym krajem, który odniósł sukces swojej dziewiczej próby. Indyjska misja Mars Orbiter Mission (MOM) jest jedną z najtańszych misji międzyplanetarnych, jakie kiedykolwiek podjęto, o przybliżonym całkowitym koszcie 450 crore ( 73 mln USD ). Pierwszą misję na Marsa dowolnego kraju arabskiego podjęły Zjednoczone Emiraty Arabskie. Nazwana misją Emirates Mars Mission , ma wystartować w 2020 roku. Bezzałogowa sonda eksploracyjna została nazwana „Hope Probe” i zostanie wysłana na Marsa w celu szczegółowego zbadania jego atmosfery.

Fobos

Rosyjska misja kosmiczna Fobos-Grunt , która wystartowała 9 listopada 2011 r., zakończyła się niepowodzeniem, pozostawiając ją na niskiej orbicie okołoziemskiej . Miał on rozpocząć eksplorację Fobosa i orbity okołoziemskiej Marsa oraz zbadać, czy księżyce Marsa, a przynajmniej Fobos, mogą być „punktem przeładunkowym” dla statków kosmicznych podróżujących na Marsa.

Asteroidy

Asteroida 4 Vesta , sfotografowana przez statek kosmiczny Dawn (2011)

Do czasu nadejścia podróży kosmicznych obiekty w pasie asteroid były jedynie punkcikami światła nawet w największych teleskopach, a ich kształt i ukształtowanie terenu pozostawało tajemnicą. Kilka asteroid zostało odwiedzonych przez sondy, z których pierwszą był Galileo , który przeleciał obok dwóch: 951 Gaspra w 1991 roku, a następnie 243 Ida w 1993 roku. Obie znajdowały się wystarczająco blisko planowanej trajektorii Galileo do Jowisza, aby mogły być odwiedzane po akceptowalnych kosztach. Pierwsze lądowanie na asteroidzie zostało wykonane przez sondę NEAR Shoemaker w 2000 roku, po przeglądzie orbitalnym obiektu. Planetę karłowatą Ceres i asteroidę 4 Vesta , dwie z trzech największych asteroid, odwiedziła sonda kosmiczna NASA Dawn , wystrzelona w 2007 roku.

Hayabusa to zrobotyzowany statek kosmiczny opracowany przez Japan Aerospace Exploration Agency w celu zwrócenia na Ziemię próbki materiału z małej, bliskiej Ziemi asteroidy 25143 Itokawa w celu dalszej analizy. Hayabusa została wystrzelona 9 maja 2003 r. i spotkała się z Itokawą w połowie września 2005 r. Po przybyciu do Itokawy Hayabusa zbadał kształt, obrót, topografię, kolor, skład, gęstość i historię asteroidy. W listopadzie 2005 dwukrotnie wylądował na asteroidzie, aby pobrać próbki. Statek kosmiczny powrócił na Ziemię 13 czerwca 2010 roku.

Jowisz

Jowisz widziany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a (2019).

Eksploracja Jowisza składała się wyłącznie z wielu automatycznych statków kosmicznych NASA odwiedzających planetę od 1973 roku. Większość misji to „przeloty”, w których szczegółowe obserwacje są wykonywane bez lądowania sondy lub wejścia na orbitę; takie jak w programach Pioneer i Voyager . Sonda Galileo i Juno to jedyne statki kosmiczne, które weszły na orbitę planety. Ponieważ uważa się, że Jowisz ma tylko stosunkowo mały skalisty rdzeń i nie ma prawdziwej stałej powierzchni, misja lądowania jest wykluczona.

Dotarcie do Jowisza z Ziemi wymaga delta-v 9,2 km/s, co jest porównywalne do delta-v 9,7 km/s potrzebnego do osiągnięcia niskiej orbity okołoziemskiej. Na szczęście asysta grawitacji podczas przelotów planetarnych może być wykorzystana do zmniejszenia energii wymaganej podczas startu do dotarcia do Jowisza, aczkolwiek kosztem znacznie dłuższego czasu lotu.

Jowisz ma 80 znanych księżyców , z których wiele ma stosunkowo mało znanych informacji na ich temat.

Saturn

Zdjęcie Saturna wykonane przez Cassiniego (2004)
Widok pod chmurami Tytana w fałszywym kolorze, stworzony z mozaiki zdjęć wykonanych przez Cassini (2013)

Saturn był badany tylko przez bezzałogowy statek kosmiczny wystrzelony przez NASA, w tym jedną misję ( Cassini-Huygens ) zaplanowaną i wykonaną we współpracy z innymi agencjami kosmicznymi. Misje te składają się z przelotów w 1979 roku przez Pioneer 11 , w 1980 przez Voyager 1 , w 1982 przez Voyager 2 oraz misję orbitalną sondy Cassini , która trwała od 2004 do 2017 roku.

Saturn ma co najmniej 62 znane księżyce , chociaż dokładna liczba jest dyskusyjna, ponieważ pierścienie Saturna składają się z ogromnej liczby niezależnie orbitujących obiektów o różnych rozmiarach. Największym z księżyców jest Tytan , który wyróżnia się jako jedyny księżyc w Układzie Słonecznym z atmosferą gęstszą i grubszą niż Ziemia. Tytan wyróżnia się tym, że jest jedynym obiektem w Zewnętrznym Układzie Słonecznym, który został zbadany za pomocą lądownika, sondy Huygens umieszczonej na statku kosmicznym Cassini .

Uran

Uran jak sfotografowany przez Voyager 2 (1986)

Eksploracja Urana odbyła się w całości za pomocą statku kosmicznego Voyager 2 , obecnie nie planowano żadnych innych wizyt. Biorąc pod uwagę jego nachylenie osiowe wynoszące 97,77°, a regiony polarne wystawione na działanie światła słonecznego lub ciemności przez długi czas, naukowcy nie byli pewni, czego się spodziewać na Uranie. Najbliższe zbliżenie do Urana miało miejsce 24 stycznia 1986 roku. Voyager 2 badał unikalną atmosferę i magnetosferę planety . Voyager 2 zbadał również swój system pierścieni i księżyce Urana, w tym wszystkie pięć wcześniej znanych księżyców, jednocześnie odkrywając dodatkowe dziesięć wcześniej nieznanych księżyców.

Obrazy Urana okazały się mieć bardzo jednolity wygląd, bez żadnych dowodów na dramatyczne burze lub pasma atmosferyczne widoczne na Jowiszu i Saturnie. Wiele wysiłku wymagało nawet zidentyfikowanie kilku chmur na obrazach planety. Jednak magnetosfera Urana okazała się wyjątkowa, będąc głęboko pod wpływem niezwykłego nachylenia osi planety. W przeciwieństwie do nijakiego wyglądu samego Urana, uzyskano uderzające obrazy Księżyców Urana, w tym dowody na to, że Miranda była niezwykle aktywna geologicznie.

Neptun

Zdjęcie Neptuna wykonane przez Voyager 2 (1989)
Tryton na zdjęciu Voyager 2 (1989)

Eksploracja Neptuna rozpoczęła się 25 sierpnia 1989 roku przelotem Voyagera 2 , jedyną wizytą w układzie w 2014 roku. Omówiono możliwość istnienia Neptune Orbiter , ale żadne inne misje nie były poważnie rozważane.

Chociaż niezwykle jednolity wygląd Urana podczas wizyty Voyagera 2 w 1986 roku doprowadził do oczekiwań, że Neptun będzie miał również niewiele widocznych zjawisk atmosferycznych, statek kosmiczny odkrył, że na Neptunie widoczne są widoczne pasma, widoczne chmury, zorze , a nawet rzucający się w oczy system burz antycyklonowych . pod względem wielkości rywalizowała tylko z Wielką Czerwoną Plamą Jowisza . Na Neptunie udowodniono również, że wiatry są najszybsze ze wszystkich planet Układu Słonecznego, mierząc do 2100 km/h. Voyager 2 zbadał również układ pierścieni i księżyców Neptuna. Odkryto 900 kompletnych pierścieni i dodatkowe częściowe „łuki” pierścieni wokół Neptuna. Oprócz zbadania trzech wcześniej znanych księżyców Neptuna, Voyager 2 odkrył również pięć nieznanych wcześniej księżyców, z których jeden, Proteus , okazał się ostatnim największym księżycem w układzie. Dane z sondy Voyager 2 potwierdziły pogląd, że największy księżyc Neptuna, Tryton , to przechwycony obiekt w pasie Kuipera .

Pluton

Nowe Horyzonty wizerunek Charona (2015)

Planeta karłowata Pluton stanowi poważne wyzwanie dla statków kosmicznych ze względu na dużą odległość od Ziemi (wymaga dużej prędkości dla rozsądnych czasów podróży) i małą masę (co sprawia, że ​​wychwytywanie na orbitę jest obecnie bardzo trudne). Voyager 1 mógł odwiedzić Plutona, ale kontrolerzy zdecydowali się zamiast tego na bliski przelot obok księżyca Saturna Tytana, co skutkowało trajektorią niezgodną z przelotem Plutona. Voyager 2 nigdy nie miał wiarygodnej trajektorii dotarcia do Plutona.

Po zaciekłej walce politycznej, misja na Plutona nazwana New Horizons otrzymała w 2003 roku fundusze od rządu Stanów Zjednoczonych. New Horizons został pomyślnie wystrzelony 19 stycznia 2006 roku. Na początku 2007 roku statek wykorzystywał asystę grawitacyjną Jowisza . Jego najbliższe podejście do Plutona miało miejsce 14 lipca 2015 r.; naukowe obserwacje Plutona rozpoczęły się pięć miesięcy przed najbliższym zbliżeniem i trwały przez 16 dni po spotkaniu.

Inne obiekty w Układzie Słonecznym

Misja New Horizons przeleciała obok małego planetozymala Arrokoth w 2019 roku.

Komety

Kometa 103P/Hartley (2010)

Chociaż wiele komet było badanych z Ziemi, czasami z obserwacji trwających wieki, tylko kilka komet zostało dokładnie odwiedzonych. W 1985 roku International Cometary Explorer przeprowadził pierwszy przelot komety ( 21P/Giacobini-Zinner ), zanim dołączył do Armady Halleya badając słynną kometę. Sonda Deep Impact zderzyła się z 9P/Tempel , aby dowiedzieć się więcej o jego strukturze i składzie, a misja Stardust zwróciła próbki warkocza innej komety. Lądownik Philae z powodzeniem wylądował na komecie Czuriumow–Gierasimienko w 2014 roku w ramach szerszej misji Rosetta .

Głęboka eksploracja kosmosu

To zdjęcie Ultragłębokiego Pola Hubble'a w wysokiej rozdzielczości zawiera galaktyki w różnym wieku, o różnych rozmiarach, kształtach i kolorach. Najmniejsze, najbardziej czerwone galaktyki to jedne z najbardziej odległych galaktyk, które zostały sfotografowane przez teleskop optyczny.

Eksploracja głębokiego kosmosu to gałąź astronomii , astronautyki i technologii kosmicznych, która zajmuje się eksploracją odległych regionów kosmosu. Fizyczna eksploracja kosmosu jest prowadzona zarówno przez ludzkie loty kosmiczne (astronautyka kosmiczna), jak i przez roboty kosmiczne .

Niektóre z najlepszych kandydatów do przyszłych technologii silników kosmicznych obejmują antymaterię , energię jądrową i napęd wiązkowy . Ten ostatni, napęd wiązkowy, wydaje się być najlepszym obecnie dostępnym kandydatem do eksploracji kosmosu, ponieważ wykorzystuje znaną fizykę i znaną technologię, która jest opracowywana do innych celów.

Zdjęcie Chandry, Hubble'a i Spitzera NGC 1952
Gromada gwiazd Pismis 24 i NGC 6357
Galaktyka Wir (Messier 51)

Przyszłość eksploracji kosmosu

Grafika koncepcyjna misji NASA Vision
Artystyczny obraz rakiety unoszącej się z księżyca Saturna
Planowana przez Stany Zjednoczone grafika koncepcyjna systemu startów kosmicznych

Przełomowy Gwiezdny Strzał

Breakthrough Starshot to projekt badawczy i inżynieryjny realizowany przez Breakthrough Initiatives w celu opracowania floty lekkich żagli kosmicznych o nazwie StarChip , która umożliwiłaby odbycie podróży do systemu gwiezdnego Alfa Centauri oddalonego o 4,37 lat świetlnych. Została założona w 2016 roku przez Yuri Milnera , Stephena Hawkinga i Marka Zuckerberga .

Asteroidy

Artykuł w czasopiśmie naukowym Nature zasugerował wykorzystanie asteroid jako bramy do eksploracji kosmosu, której ostatecznym celem jest Mars. Aby takie podejście było wykonalne, muszą zostać spełnione trzy warunki: po pierwsze, „dokładne badanie planetoid w celu znalezienia tysięcy pobliskich ciał odpowiednich do odwiedzenia przez astronautów”; po drugie, „wydłużenie czasu trwania lotu i odległości do coraz większych zasięgów sięga Marsa”; i wreszcie „opracowanie lepszych pojazdów i narzędzi robotów, aby umożliwić astronautom eksplorację asteroidy niezależnie od jej wielkości, kształtu czy obrotu”. Co więcej, użycie asteroid zapewniłoby astronautom ochronę przed galaktycznym promieniowaniem kosmicznym, a załogi misji mogłyby wylądować na nich bez dużego ryzyka narażenia na promieniowanie.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST lub „Webb”) to kosmiczny teleskop , który ma być następcą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a . JWST zapewni znacznie lepszą rozdzielczość i czułość w stosunku do Hubble'a i umożliwi szeroki zakres badań w dziedzinie astronomii i kosmologii , w tym obserwowanie niektórych z najbardziej odległych zdarzeń i obiektów we wszechświecie , takich jak powstawanie pierwszego galaktyki . Inne cele obejmują zrozumienie formowania się gwiazd i planet oraz bezpośrednie obrazowanie egzoplanet i gwiazd nowych .

Zwierciadło główne JWST, Element Teleskopu Optycznego , składa się z 18 sześciokątnych segmentów zwierciadlanych wykonanych z pozłacanego berylu , które razem tworzą lustro o średnicy 6,5 metra, które jest znacznie większe niż zwierciadło Hubble'a 2,4 -metr (7,9 stopy; 94 cale) lustro. W przeciwieństwie do Hubble'a, który obserwuje w widmach bliskiego ultrafioletu , widzialnego i bliskiej podczerwieni (0,1 do 1 μm), JWST będzie obserwował w niższym zakresie częstotliwości, od światła widzialnego o dużej długości fali do średniej podczerwieni (0,6 do 27 μm) . , co pozwoli mu obserwować obiekty o dużym przesunięciu ku czerwieni , które są zbyt stare i zbyt odległe, aby Hubble mógł je obserwować. Teleskop musi być utrzymywany w bardzo niskiej temperaturze, aby móc prowadzić obserwacje w podczerwieni bez zakłóceń, więc będzie rozłożony w kosmosie w pobliżu punktu Lagrange'a Ziemia-Słońce L 2 , a duża osłona przeciwsłoneczna wykonana z krzemowo - aluminiowego kaptonu zachowa swoje właściwości . lustro i instrumenty poniżej 50 K (-220 ° C; -370 ° F).

Program Artemis

Program Artemis to trwający program załogowych lotów kosmicznych realizowany przez NASA , amerykańskie komercyjne firmy zajmujące się lotami w kosmos oraz międzynarodowych partnerów, takich jak ESA , którego celem jest lądowanie „pierwszej kobiety i następnego mężczyzny” na Księżycu, a konkretnie na księżycowym biegunie południowym region do 2024 r. Artemida byłaby kolejnym krokiem w kierunku długoterminowego celu, jakim jest ustanowienie zrównoważonej obecności na Księżycu, położenie podwalin pod prywatne firmy do budowy gospodarki księżycowej i ostatecznie wysłania ludzi na Marsa .

W 2017 roku kampania księżycowa została zatwierdzona na mocy dyrektywy w sprawie polityki kosmicznej 1 , wykorzystując różne bieżące programy dotyczące statków kosmicznych, takie jak Orion , Lunar Gateway , Commercial Lunar Payload Services , oraz dodając nierozwinięty lądownik z załogą. Kosmiczny system startowy będzie służył jako podstawowy pojazd nośny Oriona, podczas gdy komercyjne pojazdy nośne będą wykorzystywane do wystrzeliwania różnych innych elementów kampanii. NASA poprosiła o 1,6 miliarda dolarów dodatkowego finansowania Artemis na rok fiskalny 2020, podczas gdy Senacka Komisja ds. Środków zwróciła się do NASA o pięcioletni profil budżetowy, który jest potrzebny do oceny i zatwierdzenia przez Kongres .

Uzasadnienie

Astronauta Buzz Aldrin odbył osobiste nabożeństwo komunijne, kiedy po raz pierwszy przybył na powierzchnię Księżyca .

Badania prowadzone przez krajowe agencje eksploracji kosmosu, takie jak NASA i Roscosmos , są jednym z powodów, dla których zwolennicy uzasadniają wydatki rządowe. Analizy ekonomiczne programów NASA często wskazywały na bieżące korzyści ekonomiczne (takie jak spin-offy NASA ), generujące wielokrotnie przychody z kosztów programu. Twierdzi się również, że eksploracja kosmosu doprowadziłaby do wydobycia zasobów na innych planetach, a zwłaszcza na asteroidach, które zawierają minerały i metale warte miliardy dolarów. Takie wyprawy mogą generować spore dochody. Ponadto argumentowano, że programy eksploracji kosmosu pomagają inspirować młodzież do studiowania nauk ścisłych i inżynierii. Eksploracja kosmosu daje również naukowcom możliwość przeprowadzania eksperymentów w innych miejscach i poszerzania wiedzy ludzkości.

Innym twierdzeniem jest, że eksploracja kosmosu jest koniecznością dla ludzkości i że pozostanie na Ziemi doprowadzi do wyginięcia . Niektóre z przyczyn to brak zasobów naturalnych, komety, wojna nuklearna i ogólnoświatowa epidemia. Stephen Hawking , znany brytyjski fizyk teoretyczny, powiedział: „Nie sądzę, aby rasa ludzka przetrwała następne tysiąc lat, jeśli nie rozprzestrzenimy się w kosmosie. Istnieje zbyt wiele wypadków, które mogą spotkać życie na jednej planecie. optymistka. Sięgniemy do gwiazd”. Arthur C. Clarke (1950) przedstawił podsumowanie motywacji ludzkiej eksploracji kosmosu w swojej non-fikcyjnej, półtechnicznej monografii Lot międzyplanetarny . Twierdził, że wybór ludzkości jest zasadniczo między ekspansją z Ziemi w kosmos, a kulturową (i ostatecznie biologiczną) stagnacją i śmiercią. Te motywacje można przypisać jednemu z pierwszych naukowców zajmujących się rakietami w NASA, Wernherowi von Braunowi , i jego wizji ludzi poruszających się poza Ziemią. Podstawą tego planu było:

„Opracuj wielostopniowe rakiety zdolne do umieszczania w kosmosie satelitów, zwierząt i ludzi.

Opracowanie dużego, uskrzydlonego statku kosmicznego wielokrotnego użytku, zdolnego do przenoszenia ludzi i sprzętu na orbitę okołoziemską w sposób, który sprawił, że dostęp do przestrzeni kosmicznej stał się rutynowy i opłacalny.

Budowa dużej, stale zajmowanej stacji kosmicznej, która ma być wykorzystywana jako platforma zarówno do obserwacji Ziemi, jak i do wysyłania ekspedycji w kosmos.

Rozpoczęcie pierwszych lotów ludzi wokół Księżyca, prowadzących do pierwszych lądowań ludzi na Księżycu, z zamiarem zbadania tego ciała i ustanowienia stałych baz księżycowych.

Montaż i tankowanie statków kosmicznych na orbicie okołoziemskiej w celu wysłania ludzi na Marsa z zamiarem ostatecznego skolonizowania tej planety”.

Znany jako paradygmat von Brauna, plan został sformułowany, aby poprowadzić ludzi w eksploracji kosmosu. Wizja Von Brauna dotycząca eksploracji kosmosu przez ludzi służyła jako model wysiłków na rzecz eksploracji kosmosu w XXI wieku, a NASA włączyła to podejście do większości swoich projektów. Kroki zostały wykonane poza kolejnością, co widać po dotarciu programu Apollo na Księżyc przed rozpoczęciem programu promu kosmicznego, który z kolei został wykorzystany do ukończenia Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Paradygmat von Brauna uformował NASA dążenie do ludzkiej eksploracji w nadziei, że ludzie odkryją odległe zakątki wszechświata.

NASA wyprodukowała serię filmów z ogłoszeniami służb publicznych, które wspierają koncepcję eksploracji kosmosu.

Ogólnie rzecz biorąc, opinia publiczna w dużej mierze popiera zarówno załogową, jak i bezzałogową eksplorację kosmosu. Według sondażu Associated Press Poll przeprowadzonego w lipcu 2003 r. 71% obywateli USA zgodziło się ze stwierdzeniem, że program kosmiczny jest „dobrą inwestycją”, w porównaniu z 21%, którzy tego nie zrobili.

Ludzka natura

Obrona przestrzeni kosmicznej i polityka kosmiczna regularnie odwołują się do eksploracji jako ludzkiej natury .

To orędownictwo zostało skrytykowane przez uczonych jako esencjalizacja i kontynuacja kolonializmu , szczególnie manifestującego przeznaczenie , przez co eksploracja kosmosu jest niezgodna z nauką i mniej inkluzywną dziedziną.

Tematy

Lot w kosmos

Delta-v w km/s dla różnych manewrów orbitalnych

Loty kosmiczne to wykorzystanie technologii kosmicznej do osiągnięcia lotu statku kosmicznego do i przez przestrzeń kosmiczną.

Loty kosmiczne są wykorzystywane w eksploracji kosmosu, a także w działalności komercyjnej, takiej jak turystyka kosmiczna i telekomunikacja satelitarna . Dodatkowe niekomercyjne zastosowania lotów kosmicznych obejmują obserwatoria kosmiczne , satelity rozpoznawcze i inne satelity obserwacyjne Ziemi .

Lot kosmiczny zazwyczaj rozpoczyna się od wystrzelenia rakiety , która zapewnia początkowy ciąg, aby pokonać siłę grawitacji i wystrzelić statek kosmiczny z powierzchni Ziemi. W kosmosie ruch statku kosmicznego – zarówno bez napędu, jak i z napędem – jest objęty obszarem badań zwanym astrodynamiką . Niektóre statki kosmiczne pozostają w kosmosie przez czas nieokreślony, niektóre rozpadają się podczas powrotu do atmosfery , a inne docierają do powierzchni planety lub księżyca w celu lądowania lub uderzenia.

Satelity

Satelity są wykorzystywane do wielu celów. Typowe typy obejmują wojskowe (szpiegowskie) i cywilne satelity obserwacyjne Ziemi, satelity komunikacyjne, satelity nawigacyjne, satelity pogodowe i satelity badawcze. Stacje kosmiczne i ludzkie statki kosmiczne na orbicie to także satelity.

Komercjalizacja powierzchni

Komercjalizacja przestrzeni kosmicznej rozpoczęła się wraz z wystrzeleniem prywatnych satelitów przez NASA lub inne agencje kosmiczne. Aktualne przykłady komercyjnego wykorzystania przestrzeni kosmicznej przez satelitę obejmują systemy nawigacji satelitarnej , telewizję satelitarną i radio satelitarne . Kolejnym etapem komercjalizacji przestrzeni kosmicznej był lot człowieka w kosmos. Bezpieczne przeloty ludzi do iz kosmosu stały się dla NASA rutyną. Statki kosmiczne wielokrotnego użytku były zupełnie nowym wyzwaniem inżynieryjnym, czymś, co można zobaczyć tylko w powieściach i filmach, takich jak Star Trek i Wojna światów. Wielkie nazwiska, takie jak Buzz Aldrin , poparły stworzenie pojazdu wielokrotnego użytku, takiego jak prom kosmiczny. Aldrin twierdził, że statki kosmiczne wielokrotnego użytku są kluczem do uczynienia podróży kosmicznych przystępnymi cenami, stwierdzając, że wykorzystanie „pasażerskich podróży kosmicznych jest ogromnym potencjalnym rynkiem wystarczająco dużym, aby uzasadnić tworzenie pojazdów nośnych wielokrotnego użytku”. Jak opinia publiczna może sprzeciwić się słowom jednego z najbardziej znanych amerykańskich bohaterów eksploracji kosmosu? Przecież odkrywanie kosmosu to kolejna wielka wyprawa na wzór Lewisa i Clarka. Turystyka kosmiczna to kolejny krok w komercjalizacji przestrzeni kosmicznej. Cel tej formy podróży kosmicznych jest wykorzystywany przez jednostki w celu osobistej przyjemności.

Prywatne firmy zajmujące się lotami kosmicznymi, takie jak SpaceX i Blue Origin , oraz komercyjne stacje kosmiczne, takie jak Axiom Space i Bigelow Commercial Space Station , radykalnie zmieniły krajobraz eksploracji kosmosu i będą to robić w najbliższej przyszłości.

Obce życie

Astrobiologia to interdyscyplinarne badanie życia we wszechświecie, łączące aspekty astronomii , biologii i geologii. Skupia się przede wszystkim na badaniu pochodzenia , rozmieszczenia i ewolucji życia. Jest również znany jako egzobiologia (z greckiego: έξω, exo , „na zewnątrz”). Użyto również terminu „ksenobiologia”, ale jest to technicznie niepoprawne, ponieważ jego terminologia oznacza „biologię obcokrajowców”. Astrobiolodzy muszą również wziąć pod uwagę możliwość istnienia życia, które jest chemicznie całkowicie różne od życia na Ziemi. W Układzie Słonecznym niektóre z najlepszych lokalizacji dla obecnej lub przeszłej astrobiologii znajdują się na Enceladusie, Europie, Marsie i Tytanie.

Ludzki lot kosmiczny i mieszkanie

Kwatery załogi na Zvezdzie  , podstawowym module załogi ISS

Do tej pory najdłuższym ludzkim zajęciem przestrzeni kosmicznej jest Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, która jest nieprzerwanie używana przez 21 lat, 252 dni. Rekordowy pojedynczy lot kosmiczny Walerija Polakowa trwający prawie 438 dni na pokładzie stacji kosmicznej Mir nie został przekroczony. Skutki zdrowotne przestrzeni kosmicznej zostały dobrze udokumentowane przez lata badań prowadzonych w dziedzinie medycyny lotniczej i kosmicznej . Środowiska analogiczne do tych, jakich można doświadczyć podczas podróży kosmicznych (takich jak łodzie podwodne głębinowe) zostały wykorzystane w tych badaniach do dalszego zbadania związku między izolacją a ekstremalnymi środowiskami. Niezbędne jest utrzymanie zdrowia załogi, ponieważ każde odstępstwo od linii bazowej może zagrozić integralności misji, a także bezpieczeństwu załogi, stąd powód, dla którego astronauci muszą znosić rygorystyczne badania i testy medyczne przed wyruszeniem na jakąkolwiek misję . Jednak nie trwa długo, zanim dynamika środowiskowa lotów kosmicznych zacznie odbijać się na ludzkim ciele; na przykład kosmiczna choroba lokomocyjna (SMS) – schorzenie, które wpływa na układ nerwowo-przedsionkowy i prowadzi do łagodnych do ciężkich objawów, takich jak zawroty głowy, zawroty głowy, zmęczenie, nudności i dezorientacja – nęka prawie wszystkich podróżników kosmicznych w ciągu pierwszych kilku dni pobytu w kosmosie. orbita. Podróże kosmiczne mogą również wywrzeć głęboki wpływ na psychikę członków załogi, o czym świadczą anegdoty pisane po przejściu na emeryturę. Podróże kosmiczne mogą niekorzystnie wpływać na naturalny zegar biologiczny organizmu ( rytm dobowy ); wzorce snu powodujące deprywację snu i zmęczenie; i interakcji społecznych; w konsekwencji przebywanie w środowisku niskiej orbity ziemskiej (LEO) przez dłuższy czas może skutkować zarówno psychicznym, jak i fizycznym wyczerpaniem. Długotrwałe pobyty w kosmosie ujawniają problemy z utratą kości i mięśni przy niskiej grawitacji, tłumieniem układu odpornościowego i narażeniem na promieniowanie. Brak grawitacji powoduje, że płyn unosi się w górę, co może powodować wzrost ciśnienia w oku, powodując problemy ze wzrokiem; utrata minerałów i gęstości kości; osłabienie układu sercowo-naczyniowego; oraz zmniejszona wytrzymałość i masa mięśniowa.

Promieniowanie jest prawdopodobnie najbardziej podstępnym zagrożeniem dla zdrowia kosmicznych podróżników, ponieważ jest niewidoczne gołym okiem i może powodować raka. Statki kosmiczne nie są już chronione przed promieniowaniem słonecznym, ponieważ znajdują się nad polem magnetycznym Ziemi; niebezpieczeństwo promieniowania jest jeszcze silniejsze, gdy wchodzi się w przestrzeń kosmiczną. Zagrożenia związane z promieniowaniem można złagodzić poprzez osłony ochronne na statku kosmicznym, alarmy i dozymetrię .

Na szczęście dzięki nowym i szybko rozwijającym się postępom technologicznym osoby z Mission Control są w stanie dokładniej monitorować zdrowie swoich astronautów, wykorzystując telemedycynę . Nie da się całkowicie uniknąć fizjologicznych skutków lotu kosmicznego, ale można je złagodzić. Na przykład systemy medyczne na pokładach statków kosmicznych, takich jak Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) , są dobrze wyposażone i zaprojektowane tak, aby przeciwdziałać skutkom braku grawitacji i nieważkości; bieżnie pokładowe mogą pomóc w zapobieganiu utracie mięśni i zmniejszeniu ryzyka rozwoju przedwczesnej osteoporozy. Dodatkowo dla każdej misji ISS wyznaczany jest lekarz załogi, a chirurg pokładowy jest dostępny 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu za pośrednictwem Centrum Kontroli Misji ISS w Houston w Teksasie. Chociaż interakcje mają odbywać się w czasie rzeczywistym, komunikacja między załogą kosmiczną a naziemną może ulec opóźnieniu – czasami nawet o 20 minut – ponieważ ich odległość od siebie zwiększa się, gdy statek kosmiczny oddala się od LEO; z tego powodu załoga jest przeszkolona i musi być przygotowana do reagowania na wszelkie medyczne sytuacje awaryjne, które mogą wystąpić na statku, ponieważ załoga naziemna znajduje się w odległości setek mil. Jak widać, podróżowanie i być może życie w kosmosie to wiele wyzwań. Wiele przeszłych i obecnych koncepcji kontynuacji eksploracji i kolonizacji kosmosu skupia się na powrocie na Księżyc jako „odskoczni” na inne planety, zwłaszcza na Marsa. Pod koniec 2006 r. NASA ogłosiła, że ​​planuje zbudować stałą bazę księżycową z ciągłą obecnością do 2024 r.

Poza czynnikami technicznymi, które mogłyby upowszechnić życie w kosmosie, sugerowano, że brak własności prywatnej , niemożność lub trudności w ustanowieniu praw własności w kosmosie były przeszkodą w rozwoju przestrzeni do zamieszkania przez ludzi. Od czasu pojawienia się technologii kosmicznej w drugiej połowie XX wieku, własność nieruchomości w kosmosie była niejasna, z silnymi argumentami za i przeciw. W szczególności wysuwanie narodowych roszczeń terytorialnych w przestrzeni kosmicznej i ciałach niebieskich zostało konkretnie zakazane w Traktacie o Przestrzeni Kosmicznej , który od 2012 r. został ratyfikowany przez wszystkie narody wykonujące podróże kosmiczne . Kolonizacja przestrzeni kosmicznej, zwana także osadnictwem kosmicznym i humanizacją przestrzeni kosmicznej, byłaby stałym, autonomicznym (samowystarczalnym) ludzkim zamieszkiwaniem miejsc poza Ziemią, zwłaszcza naturalnych satelitów lub planet, takich jak Księżyc lub Mars , przy wykorzystaniu znacznych ilości zasobów in situ .

Reprezentacja ludzka i uczestnictwo

Uczestnictwo i reprezentacja ludzkości w kosmosie jest problemem od pierwszej fazy eksploracji kosmosu. Niektóre prawa krajów niebędących w kosmosie zostały zabezpieczone przez międzynarodowe prawo dotyczące przestrzeni kosmicznej , ogłaszające przestrzeń kosmiczną „ prowincją całej ludzkości ”, rozumiejąc lot kosmiczny jako swój zasób, chociaż dzielenie przestrzeni kosmicznej dla całej ludzkości jest nadal krytykowane jako imperialistyczne i brakujące. Oprócz integracji międzynarodowej brakuje również integracji kobiet i osób kolorowych . Aby osiągnąć bardziej inkluzywny lot kosmiczny, w ostatnich latach powstały niektóre organizacje, takie jak Justspace Alliance i IAU , które przedstawiły Inclusive Astronomy .

Kobiety

Pierwszą kobietą, która weszła w kosmos, była Walentyna Tereshkova . Poleciała w 1963 roku, ale dopiero w latach 80. inna kobieta ponownie weszła w kosmos. Wszyscy astronauci musieli być wtedy wojskowymi pilotami testowymi, a kobiety nie były w stanie rozpocząć tej kariery, jest to jeden z powodów opóźnienia w umożliwieniu kobietom dołączenia do załóg kosmicznych. Po zmianie zasad Swietłana Sawicka została drugą kobietą, która weszła w kosmos, również była ze Związku Radzieckiego . Sally Ride stała się następną kobietą, która weszła w kosmos i pierwszą kobietą, która weszła w kosmos poprzez program Stanów Zjednoczonych.

Od tego czasu jedenaście innych krajów pozwoliło kobietom-astronautom. Pierwszy spacer kosmiczny dla wszystkich kobiet odbył się w 2018 roku, w tym Christina Koch i Jessica Meir . Te dwie kobiety uczestniczyły w oddzielnych spacerach kosmicznych z NASA. Pierwsza kobieta, która poleci na Księżyc, planowana jest na 2024 rok.

Mimo tych zmian kobiety są nadal niedostatecznie reprezentowane wśród astronautów, a zwłaszcza kosmonautów. Kwestie, które blokują potencjalnych kandydatów z programów i ograniczają misje kosmiczne, które są w stanie podjąć, to na przykład:

  • agencje ograniczające kobiety do połowy czasu przebywania w kosmosie krócej niż mężczyźni, argumentując to niezbadanym potencjalnym ryzykiem zachorowania na raka.
  • brak skafandrów kosmicznych dopasowanych do kobiet astronautek.

Sztuka

Artyzm w kosmosie i z kosmosu obejmuje sygnały, przechwytywanie i aranżację materiałów, takich jak selfie Jurija Gagarina w kosmosie lub obraz The Blue Marble , rysunki, takie jak pierwszy w kosmosie, autorstwa kosmonauty i artysty Aleksieja Leonowa , teledyski, takie jak cover Chrisa Hadfielda Space Oddity na pokładzie ISS, do stałych instalacji na ciałach niebieskich, jak na Księżycu .

Zobacz też

Programy zrobotyzowanej eksploracji kosmosu

Życie w kosmosie

Zwierzęta w kosmosie

Ludzie w kosmosie

Najnowsze i przyszłe wydarzenia

Inny

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki