هل يوجد جاذبية على المريخ. لماذا يختلف المريخ؟

من الناحية الفنية ، رحلة الإنسان المريخيبدو في المرحلة الحالية من تطوير رواد الفضاء مهمة صعبة أكثر مما كانت عليه في وقتها رحلة استكشافية إلى قمر. يعتقد الخبراء أن التكنولوجيا نفسها جاهزة تقريبًا لتنظيم أول رحلة استكشافية بين الكواكب. ولكن قبل أن تبدأ مهمة المريخ المأهولة ، يتعين على العلماء حل العديد من المشكلات الطبية الحيوية. علاوة على ذلك ، من الواضح اليوم أنه عند وضع استراتيجية لمشروع المريخ ، سيكون العامل البشري هو الأولوية الرئيسية ، وسيكون الشخص هو الحلقة الأكثر ضعفًا في المهمة ، والتي تحدد إلى حد كبير إمكانية تنفيذها.

يعد الدعم الطبي والبيولوجي لبعثة المريخ المأهولة مهمة جديدة للعلماء. إن استخدام العديد من المبادئ والطرق والوسائل التي أثبتت جدواها في الدعم الطبي الحيوي للرحلات المأهولة في المدار لمهمة المريخ أمر غير مقبول. من بين ميزات الرحلة بين الكواكب ، على وجه الخصوص ، الشروط الأخرى للتواصل مع الأرض ، وتناوب تأثيرات الجاذبية وفترة محدودة من التكيف مع الجاذبية قبل بدء النشاط على سطح المريخ ، وزيادة الإشعاع ، وغياب المغناطيسية. مجال.

الرحلة المدارية التي استغرقت 438 يومًا تمت في نهاية القرن الماضي في المحطة " عالم»دكتور رائد فضاء فاليريا بولياكوفاأظهر عدم وجود قيود طبية حيوية أساسية لبعثات الفضاء طويلة الأجل. في الوقت الحالي ، لم يتم تحديد أي تغييرات مهمة في جسم الإنسان يمكن أن تمنع زيادة منهجية أخرى في مدة الرحلات الفضائية وتنفيذ رحلة المريخ ، - يؤكد مدير معهد المشكلات الطبية الحيوية ، الأكاديمي أناتولي جريجوريف.

شيء آخر هو مشكلة حماية رواد الفضاء من الإشعاع الكوني المجري والشمسي ، والذي سيزيد بشكل كبير خارج الغلاف المغناطيسي للأرض. لمدة عامين من الرحلة ، يمكن أن تتجاوز الجرعة الإجمالية للإشعاع الجرعة المسموح بها مرتين. لذلك ، من الضروري تطوير حماية خاصة مضادة للإشعاع. في الوقت الحالي ، يميل المطورون إلى إعطاء الأولوية للحماية الهيكلية: توجد الخزانات التي تحتوي على الوقود والماء والإمدادات الأخرى حول حجرة المعيشة. يوفر هذا حماية بحوالي 80-100 جم / سم 2.

يمكن أن يتعرض رواد الفضاء للإشعاع بشكل خطير عندما يكونون على سطح المريخ. القياسات التي تم إجراؤها بجهاز اليد الروسي المثبت على الجهاز الأمريكي المريخ أوديسيأظهر أنه أثناء التوهجات الشمسية ، يمكن أن تزداد شدة تدفق النيوترونات المنعكس من سطح الكوكب عدة مئات من المرات وتصل إلى جرعات قاتلة لرواد الفضاء. وبالتالي ، لا يمكنها الهبوط على سطح المريخ إلا خلال فترات "الهدوء" الشمسي.

مشكلة أخرى هي تغذية رواد الفضاء. يبدو أنه تم العمل بهذه الممارسة لسنوات. طاقم المركبة الفضائية ينتظرون نفس المنتجات المسامية (المجففة) اليوم. يكفي إضافة الماء والتسخين - وعلى الطاولة. ومع ذلك ، بغض النظر عن مدى جودة هذه المنتجات ولذيذتها ، فإنها تحتاج إلى التنويع باستخدام المزيد من الأطعمة المألوفة. اختفت فكرة وجود طيور على متن السفينة حتى يأكل رواد الفضاء البيض. كما أظهرت التجارب ، لم تتمكن الكتاكيت حديثة الولادة من التكيف مع انعدام الوزن. اتضح أن الأمر أسهل مع الأسماك والمحار ، لكنهما ينموان ببطء شديد ، ومن غير المرجح أن يتمكن رواد الفضاء من تناول الأسماك الطازجة في طريقهم إلى المريخ. ما يمكن قوله على وجه اليقين هو أنه سيكون هناك دفيئة على متن السفينة بين الكواكب. صحيح ، صغير.

صمم المتخصصون في معهد المشكلات الطبية الحيوية نموذجًا أوليًا لـ "حديقة الفضاء". إنها أسطوانة توضع فيها مجموعة من البكرات المشبعة بالأسمدة. سطحه الداخلي مغطى بمئات من الثنائيات الحمراء والزرقاء ، التي تلعب دور ضوء الشمس. تدور البكرات مع نمو النباتات ، مما يجعل قممها أقرب إلى مصدر الضوء. بينما في بعض البكرات ، تنبت الخضر فقط ، في بعض الأحيان يمكن الحصاد بالفعل. يسمح لك النموذج الأولي للتثبيت بالحصول على حوالي 200 جرام من المساحات الخضراء كل أربعة أيام. مع زيادة عدد البكرات ومصادر الضوء ، تزداد إنتاجية الماكينة. بالإضافة إلى توفير الغذاء ، ستساعد "الزراعة الفضائية" أيضًا في حل مشكلة تجديد الغلاف الجوي على متن سفينة بين الكواكب.

ثم هناك قضايا المياه. تشير التقديرات إلى أن رائد الفضاء يحتاج إلى 2.5 لتر من الماء يوميًا. لذلك يجب أن يكون هناك عدة أطنان منه على متن الطائرة. سيتم إعادة جزء من الماء للتداول بمساعدة أنظمة التجديد. الخيار المثالي هو إنشاء أنظمة فيزيائية وكيميائية مغلقة على متن السفينة ، والتي يتم من خلالها تحقيق تداول كامل للمواد. لكن يبدو أن هذه مسألة مستقبل بعيد إلى حد ما.

هناك مشاكل نفسية أيضًا. نظرًا للمسافة الكبيرة إلى المريخ ، ستنتشر الإشارة الراديوية في اتجاه واحد فقط لمدة 20-30 دقيقة. ببساطة لا يملك مركز التحكم الوقت الكافي للتدخل في حالات الطوارئ. الأرض ، في أحسن الأحوال ، ستصبح مستشارًا ، وستنتقل عملية اتخاذ القرار الرئيسية على متن السفينة.

وقبل أن تبدأ البعثة المريخية المأهولة ، سيحاول العلماء حل العديد من هذه المشكلات في سياق تجربة Mars-500 الروسية. لن تكون هذه رحلة حقيقية ، لكنها تقليد دقيق للغاية: سيقضي طاقم مكون من ستة أفراد 520 يومًا في مجمع أرضي يتكون من خمس وحدات اتصال مضغوطة. سيقوم أحدهم بمحاكاة سطح المريخ.

الوحدات مليئة بمعدات تسجل جميع أنواع المعلمات بداخلها وتراقب المؤشرات الطبية للمختبرين. سيكون من المهم للعلماء أن يفهموا كيف يتصرف أفراد الفريق في بيئة قريبة من ظروف رحلة المريخ. سيتم تحليل جميع النتائج - من كيفية تطور العلاقات في الفريق إلى النظام الغذائي - من قبل المتخصصين. سيأخذ هذا في الاعتبار أقصى المواقف الممكنة التي قد تنشأ في رحلة حقيقية ، ويساهم في حلها.

حتى الآن ، يوجد بالفعل الكثير من الأشخاص الذين يرغبون في المشاركة في "رحلة بين الكواكب الأرضية" - معظمهم من الرجال. إلى حد ما ، هذا أمر مفهوم: لقد أصبح واضحًا بالفعل أن النساء ، من حيث الصفات الفسيولوجية والنفسية ، أقل احتمالية بكثير من الرجال لأن يكونوا أول من تطأ قدمه على المريخ. سيشارك ستة أشخاص في التجربة ، على الرغم من أنه في رحلة حقيقية إلى الكوكب ، سيكون أربعة أشخاص فقط جزءًا من الرحلة الاستكشافية.

يشار إلى أنه بعد فترة وجيزة من الإعلان عن تجربة Mars-500 في روسيا ، بدأت الولايات المتحدة أيضًا في تجنيد متطوعين لرحلة محاكاة. صحيح أن المختبرين سيقضون أربعة أشهر فقط فيه.

يحب حب هاها رائع حزين غاضب

تسمح لنا خرائط الجاذبية بالنظر داخل الكوكب ، مثل الأشعة السينية التي يستخدمها الطبيب لرؤية ما بداخل المريض. ستكون خريطة الجاذبية الجديدة مفيدة لاستكشاف المريخ في المستقبل لأن معرفة شذوذ الجاذبية سيساعد البعثات المستقبلية على الدوران حول الكوكب بشكل أكثر دقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الدقة المحسّنة لخريطتنا ستساعدنا في فهم تكوين بعض مناطق المريخ ، "قال أنطونيو جينوفا من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، المؤلف الرئيسي لمنشور الدراسة.

تقدم خريطة الجاذبية المحسّنة تفسيرًا جديدًا لكيفية تشكل بعض معالم الحدود ، حيث تفصل الأراضي المنخفضة الشمالية المسطحة نسبيًا عن المرتفعات الجنوبية المليئة بالفوهات. أيضًا ، أكد فريق الباحثين ، من خلال تحليل المد في قشرة المريخ والعباءة ، الناجم عن جاذبية الشمس وقمرين صناعيين ، أن المريخ له قلب صخري سائل. وأخيرًا ، من خلال مراقبة الجاذبية المتغيرة للمريخ على مدى السنوات الـ 11 الماضية ، وجد الفريق كمية هائلة من ثاني أكسيد الكربون تتجمد من الغلاف الجوي فوق القمم القطبية المريخية خلال فصل الشتاء.

خريطة الجاذبية المريخية. منظر للقطب الشمالي. يتم تمييز المناطق ذات الجاذبية الأعلى باللونين الأبيض والأحمر. يشير اللون الأزرق إلى المناطق ذات الجاذبية المنخفضة. الاعتمادات: MIT / UMBC-CRESST / GSFC

تم الحصول على الخريطة باستخدام شبكة من ثلاث مركبات فضائية تدور حول المريخ: Mars Global Surveyor (MGS) و Mars Odyssey (ODY) و Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). كما هو الحال مع الكواكب الأخرى ، تشعر المركبات الفضائية بجاذبية المريخ ويتغير مدارها قليلاً. على سبيل المثال ، ستكون الجاذبية فوق الجبل أقوى قليلاً ، وستكون أضعف قليلاً فوق الوادي.

تم تسجيل تغييرات طفيفة في مسار المركبة الفضائية وإعادتها إلى الأرض. كانت هذه التقلبات هي التي استخدمت لرسم خريطة مجال الجاذبية للكوكب الأحمر.

خريطة الجاذبية المريخية. منظر للقطب الجنوبي. يتم تمييز المناطق ذات الجاذبية الأعلى باللونين الأبيض والأحمر. يشير اللون الأزرق إلى المناطق ذات الجاذبية المنخفضة. الاعتمادات: MIT / UMBC-CRESST / GSFC

"باستخدام الخريطة الجديدة ، تمكنا من رؤية شذوذ في الجاذبية الصغيرة يبلغ قطرها حوالي 100 كيلومتر. حددنا سمك قشرة المريخ بدقة تبلغ حوالي 120 كيلومترًا. ستساعد الدقة الأفضل في تفسير كيفية تغير قشرة الكوكب في العديد من المناطق على مدار تاريخ المريخ "، أضاف أنطونيو جينوفا.

على سبيل المثال ، تُعزى منطقة الجاذبية المنخفضة بين أسيداليا بلانيتيا وتيمبي تيرا إلى نظام من القنوات الجوفية التي حملت المياه والرواسب من المرتفعات الجنوبية إلى الأراضي المنخفضة الشمالية منذ مليارات السنين ، عندما كان مناخ المريخ رطبًا.

خريطة جاذبية المريخ تظهر منطقة ثارسيس البركانية. المناطق الزرقاء الأقل جاذبية يمكن أن تكون شقوقًا في الغلاف الصخري للمريخ. الاعتمادات: MIT / UMBC-CRESST / GSFC

التفسير البديل لهذا الشذوذ هو أنه قد يكون بسبب حوض أو انحناء في الغلاف الصخري ، الطبقة الخارجية للمريخ ، بسبب تكوين منطقة ثارسيس. هذه المنطقة عبارة عن هضبة بركانية تمتد لآلاف الكيلومترات وتحتوي على أكبر البراكين في النظام الشمسي. عندما نمت البراكين ، تراجع الغلاف الصخري تحت ثقلها الهائل.

سمحت خريطة الجاذبية الجديدة للفريق بتأكيد أن المريخ له قلب صخري سائل خارجي ، بالإضافة إلى تحسين قياسات المد المريخ.

تم قياس التغيرات في جاذبية المريخ سابقًا بواسطة بعثات مراقبة الجليد القطبي MGS و ODY. تم تطبيق MRO لأول مرة لمراقبة كتلة الكوكب. لقد قرر العلماء أنه في فصل الشتاء ، يتم تجميد 3-4 تريليون طن من ثاني أكسيد الكربون خارج الغلاف الجوي ، الذي تشكلت منه القمم القطبية. هذا يمثل حوالي 12 إلى 16 بالمائة من كتلة الغلاف الجوي للمريخ بأكمله.

يحب حب هاها رائع حزين غاضب

رومان زاخاروف
رئيس التحرير

من المعروف أن الأرض لها شكل كرة مفلطحة عند القطبين. لذلك ، فإن وزن الجسم نفسه (الذي تحدده قوة الجذب) في أجزاء مختلفة من الكوكب ليس هو نفسه. على سبيل المثال ، الشخص البالغ ، بعد انتقاله من خطوط العرض العالية إلى خط الاستواء ، سوف "يفقد وزنه" حوالي 0.5 كجم. ما هي قوة الجاذبية على الكواكب الأخرى في النظام الشمسي؟

نظرية السير نيوتن

أحد الآباء المؤسسين للميكانيكا الكلاسيكية ، عالم الرياضيات والفيزياء والفلك الإنجليزي العظيم إسحاق نيوتن ، الذي درس حركة القمر حول كوكبنا ، صاغ في عام 1666 قانون الجاذبية الكونية. وفقًا للعالم ، فإن قوة الجاذبية هي التي تكمن وراء حركة جميع الأجسام في الفضاء وعلى الأرض ، سواء كانت كواكب تدور حول النجوم ، أو تفاحة تتساقط من الفروع. وفقًا للقانون ، تتناسب قوة جذب جسمين ماديين مع ناتج كتلتيهما وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة بين الجسمين.

إذا تحدثنا عن الجاذبية على الأرض والكواكب الأخرى أو الأجسام الفلكية ، فحينئذٍ يتضح مما ورد أعلاه أنها تتناسب مع كتلة الجسم وتتناسب عكسياً مع مربع نصف قطرها. قبل الشروع في رحلة فضائية ، ضع في اعتبارك قوى الجاذبية على كوكبنا.

الوزن والكتلة

بضع كلمات عن المصطلحات المادية. تنص نظرية الميكانيكا الكلاسيكية على أن الجاذبية تنشأ نتيجة تفاعل الجسم مع جسم فضائي. تسمى القوة التي يعمل بها هذا الجسم على دعامة أو تعليق بوزن الجسم. وحدة هذه الكمية هي نيوتن (N). يُشار إلى الوزن في الفيزياء ، مثل القوة ، بالحرف F ويتم حسابه بواسطة الصيغة F \ u003d mg ، حيث المعامل g هو تسارع السقوط الحر (بالقرب من سطح كوكبنا g \ u003d 9.81 m / s 2) .

تُفهم الكتلة على أنها معلمة فيزيائية أساسية تحدد كمية المادة الموجودة في الجسم وخصائصه الخاملة. تقليديا يقاس بالكيلوغرامات. كتلة الجسم ثابتة في أي ركن من أركان كوكبنا وحتى في النظام الشمسي.

إذا كان للأرض شكل كروي صارم ، فإن وزن جسم معين عند خطوط العرض الجغرافية المختلفة لسطح الأرض عند مستوى سطح البحر لن يتغير. لكن كوكبنا له شكل إهليلجي للثورة ، ونصف القطر القطبي أقصر بـ 22 كم من خط الاستواء. لذلك ، وفقًا لقانون الجاذبية العامة ، سيكون وزن الجسم عند القطب 1/190 أكثر من وزنه عند خط الاستواء.

على القمر والشمس

بناءً على الصيغة ، يمكن حساب الجاذبية على الكواكب الأخرى والأجسام الفلكية بسهولة ، مع معرفة كتلتها ونصف قطرها. بالمناسبة ، تعتمد طرق وطرق تحديد هذه الكميات على نفس قانون نيوتن للجاذبية العامة وقانون كبلر الثالث.

كتلة أقرب جسم كوني لنا - القمر - هي 81 مرة ونصف قطرها 3.7 مرة أقل من المعلمات الأرضية المقابلة. وبالتالي ، فإن وزن أي جسم على القمر الطبيعي الوحيد لكوكبنا سيكون ستة أضعاف وزنه على الأرض ، في حين أن تسارع السقوط الحر سيكون 1.6 م / ث 2.

على سطح النجم (بالقرب من خط الاستواء) ، تبلغ قيمة هذه المعلمة 274 م / ث 2 - الحد الأقصى في النظام الشمسي. هنا ، قوة الجاذبية 28 مرة أكبر من الأرض. على سبيل المثال ، يبلغ وزن الشخص الذي يزن 80 كجم حوالي 800 نيوتن على الأرض ، و 130 نيوتن على القمر ، وأكثر من 22000 نيوتن على الشمس.

في عام 2006 ، اتفق علماء الفلك حول العالم على اعتبار أن النظام الشمسي يضم ثمانية كواكب (صُنف بلوتو على أنه كوكب قزم). تقليديا ، يتم تقسيمها إلى فئتين:

• المجموعة الأرضية (عطارد إلى المريخ).
• عمالقة (من كوكب المشتري إلى نبتون).

يتم تحديد الجاذبية على الكواكب الأخرى وفقًا لنفس مبدأ القمر.

في مركز النظام الشمسي

توجد الأجسام الفضائية التي تنتمي إلى المجموعة الأولى داخل مدار حزام الكويكبات. تتميز هذه الكواكب بالهيكل التالي:

• المنطقة الوسطى عبارة عن قلب ساخن وثقيل يتكون من الحديد والنيكل.
• عباءة ، ومعظمها صخور نارية فوق المافية.
• قشرة مكونة من السيليكات (باستثناء الزئبق). بسبب رقة الغلاف الجوي ، يتم تدمير الطبقة العليا منه بشدة بواسطة النيازك).

تنعكس بعض المعلمات الفلكية والجاذبية على الكواكب الأخرى لفترة وجيزة في الجدول.

باستخدام البيانات الواردة في الجدول ، يمكن تحديد أن قوة الجاذبية على سطح كوكب عطارد والمريخ أقل بمقدار 2.6 مرة من تلك الموجودة على الأرض ، وفي كوكب الزهرة سيكون وزن رائد الفضاء أقل بنسبة 1/10 جزء فقط من قوة الجاذبية الأرضية. الأرض.

عمالقة وأقزام

الكواكب العملاقة ، أو الكواكب الخارجية ، تقع خارج مدار حزام الكويكبات الرئيسي. يوجد في قلب كل من هذه الجثث نواة حجرية صغيرة الحجم مغطاة بكتلة غازية ضخمة تتكون أساسًا من الأمونيا والميثان والهيدروجين. لدى العمالقة فترات دوران قصيرة حول محورهم (من 9 إلى 17 ساعة) ، وعند تحديد معلمات الجاذبية ، من الضروري مراعاة تأثير قوى الطرد المركزي.

سيكون وزن الجسم على كوكب المشتري ونبتون أكبر منه على الأرض ، ولكن على الكواكب الأخرى ، تكون الجاذبية أقل قليلاً من الجاذبية الأرضية. لا تحتوي هذه الكائنات على سطح صلب أو سائل ؛ لذلك ، يتم إجراء الحسابات لحد الطبقة السحابية العليا (انظر الجدول).

(ملاحظة: البيانات عن زحل في العديد من المصادر (الرقمية والمطبوعة) متناقضة للغاية).

في الختام ، بعض الحقائق الغريبة التي تعطي فكرة بصرية عن الجاذبية على الكواكب الأخرى. الجرم السماوي الوحيد الذي يزوره ممثلو البشرية هو القمر. وفقًا لمذكرات رائد الفضاء الأمريكي نيل أرمسترونج ، فإن البدلة الواقية الثقيلة لم تمنعه ​​وزملائه من القفز بسهولة إلى ارتفاع يصل إلى مترين - من السطح إلى الدرجة الثالثة من سلم الوحدة القمرية. على كوكبنا ، نتج عن نفس الجهد فقط قفزة 30-35 سم.

تدور العديد من الكواكب القزمة الأخرى حول الشمس. كتلة واحدة من أكبرها - سيريس - تقل بمقدار 7.5 ألف مرة ، ونصف قطرها أقل بعشرين مرة من كتلة الأرض. إن قوة الجاذبية عليها ضعيفة للغاية بحيث يمكن لرائد الفضاء بسهولة تحريك حمولة تزن حوالي 2 طن ، ودفع سطح "القزم" من شأنه ببساطة أن يطير بعيدًا في الفضاء الخارجي.

مسألة التمويل

استثمرت أمريكا ما يقرب من 25 مليار دولار في برنامج أبولو القمري في الستينيات والسبعينيات. تلك المهمات التي تم تنفيذها بعد أبولو 11 كانت تكلفتها أقل قليلاً. الطريق إلى المريخ سيكلف أبناء الأرض أكثر بكثير. من أجل الوصول إلى الكوكب الأحمر ، من الضروري التغلب على 52 إلى 402 مليون كيلومتر. هذا يرجع إلى خصوصية مدار المريخ.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الفضاء الغامض مليء بالمخاطر المختلفة. لهذا السبب ، هناك حاجة لإرسال العديد من رواد الفضاء في وقت واحد. في الوقت نفسه ، ستكلف رحلة شخص واحد فقط حوالي مليار دولار. بشكل عام ، يمكن إدراج التكلفة العالية للرحلة بأمان في قائمة "مشاكل السفر إلى المريخ".

الأشخاص الذين يتفاعلون مع تكنولوجيا وأجهزة الفضاء لديهم ملابس خاصة. من الضروري الحماية من الميكروبات القادرة على العيش في ظروف الفضاء. كائن حي معقد نوعًا ما هو deinococcus radiodurans ، حيث لا يمثل 5000 رمادي من أشعة جاما خطورة. في هذه الحالة ، تحدث وفاة شخص بالغ من خمسة رمادية. من أجل تدمير هذه البكتيريا ، يجب غليها لمدة 25 دقيقة.

يمكن أن يكون موطن Deinococcus في أي مكان تقريبًا. من الصعب التنبؤ بما سيحدث إذا انتهى المطاف بالبكتيريا في الفضاء. قد تكون كارثة حقيقية. في هذا الصدد ، هناك نقاش ساخن من جانب النقاد حول القضايا المتعلقة بهبوط شخص على الكواكب حيث يمكن أن توجد الحياة.

وسيلة للسفر

اليوم ، يتم تنفيذ جميع الأنشطة الفضائية بمساعدة الصواريخ. السرعة المطلوبة للنزول من الأرض هي 11.2 كم / ث (أو 40.000 كم / س). لاحظ أن سرعة الرصاصة حوالي 5000 كم / ساعة.

تعمل الأجهزة الطائرة التي يتم إرسالها إلى الفضاء بالوقود ، والتي تثقل احتياطياتها الصاروخ عدة مرات. علاوة على ذلك ، يرتبط بخطر معين. لكن في الآونة الأخيرة ، كان عدم الكفاءة الأساسي لأجهزة الصواريخ مصدر قلق خاص.

نحن نعرف طريقة واحدة فقط للطيران - طائرة. لكن احتراق الوقود غير ممكن بدون الأكسجين. لذلك ، لا تستطيع الطائرات مغادرة الغلاف الجوي للأرض.

يبحث العلماء بنشاط عن بديل للاحتراق. سيكون من الرائع إنشاء مضاد للجاذبية!

الخوف من الأماكن المغلقة

كما تعلم ، الإنسان كائن اجتماعي. من الصعب عليه التواجد في مكان مغلق دون أي اتصال ، وكذلك البقاء لفترة طويلة كجزء من فريق واحد. كان من الممكن أن يكون رواد فضاء أبولو في رحلة لمدة ثمانية أشهر تقريبًا. هذا الاحتمال ليس مغريا.

من المهم جدًا عدم ترك رائد الفضاء يشعر بالوحدة أثناء السفر في الفضاء. تم تنفيذ أطول رحلة طيران بواسطة فاليري بولياكوف ، الذي كان في الفضاء لمدة 438 يومًا ، وصل أكثر من نصفها إلى هناك بمفرده تقريبًا. كان محاوره الوحيد هو مركز التحكم في رحلات الفضاء. على مدار الفترة بأكملها ، أجرى بولياكوف 25 تجربة علمية.

كانت هذه الفترة الطويلة من رحلة رائد الفضاء بسبب حقيقة أنه أراد إثبات أنه من الممكن القيام برحلات طويلة وفي نفس الوقت الحفاظ على نفسية طبيعية. صحيح ، بعد هبوط بولياكوف على الأرض ، لاحظ الخبراء تغيرات في سلوكه: أصبح رائد الفضاء أكثر انسحابًا وسرعة الانفعال.

أعتقد أنه من الواضح الآن سبب أهمية دور علماء النفس عند إرسال رواد فضاء. يختار المتخصصون الأشخاص الذين يمكن أن يكونوا في نفس المجموعة لفترة طويلة من الزمن. أولئك الذين يجدون بسهولة لغة مشتركة يدخلون إلى الفضاء.

بدلة

تتمثل المهمة الرئيسية لبدلة الفضاء في زيادة الضغط داخلها ، لأنه في ظروف الفضاء يمكن أن "تنفجر" رئتا الشخص ، ويمكنه هو نفسه الانتفاخ ... تحمي جميع بدلات الفضاء رواد الفضاء من مثل هذه المشاكل.

عيب بدلات الفضاء الحديثة هو ضخامتها. كما لاحظ رواد الفضاء ، كان من غير الملائم بشكل خاص التحرك في مثل هذه البدلة على القمر. لقد لوحظ أن المشي على القمر أصبح أسهل من خلال القفز. تشير جاذبية المريخ إلى حركة أكثر حرية. ومع ذلك ، من الصعب خلق ظروف مماثلة على الأرض من أجل إجراء التدريب الأصلي.

من أجل الشعور بالراحة على كوكب المريخ ، يحتاج الشخص إلى بدلة فضاء أكثر إحكامًا ، يبلغ وزنها حوالي كيلوغرامين. من الضروري أيضًا توفير طريقة لتبريد البدلة وحل مشكلة الانزعاج التي تسببها هذه الملابس في الفخذ عند الرجال وفي الصدر عند النساء.

مسببات الأمراض المريخية

قال كاتب الخيال العلمي الشهير إتش جي ويلز في روايته "حرب العوالم" إن المريخ هُزم بسبب الكائنات الحية الدقيقة الأرضية. هذه هي المشكلة التي يمكن أن نواجهها عندما نصل إلى المريخ.

هناك اقتراحات حول وجود الحياة على الكوكب الأحمر. يمكن لأبسط الكائنات الحية أن تكون في الواقع خصومًا خطرين. نحن أنفسنا يمكن أن نعاني من هذه الميكروبات.

أي مُمْرِض للمريخ قادر على قتل كل أشكال الحياة على كوكبنا. في هذا الصدد ، ظل رواد الفضاء في أبولو 11 و 12 و 14 في الحجر الصحي لمدة 21 يومًا حتى تم التأكد من عدم وجود حياة على القمر. صحيح أن القمر ليس له غلاف جوي على عكس المريخ. يجب وضع رواد الفضاء الراغبين في السفر إلى المريخ في الحجر الصحي طويل الأمد عند عودتهم إلى الأرض.

جاذبية اصطناعية

مشكلة أخرى لرواد الفضاء هي انعدام الوزن. إذا أخذنا جاذبية الأرض كوحدة واحدة ، إذن ، على سبيل المثال ، ستساوي قوة جاذبية المشتري 2.528. في حالة انعدام الوزن ، يفقد الشخص تدريجيًا كتلة العظام ، وتبدأ عضلاته بالضمور. لذلك ، في ظل ظروف الرحلات الفضائية ، يحتاج رواد الفضاء إلى تدريب طويل الأمد. يمكن لمدربي الربيع المساعدة في ذلك ، ولكن ليس بالقدر الضروري. مثال على الجاذبية الاصطناعية هو قوة الطرد المركزي. يجب أن تحتوي الطائرة على جهاز طرد مركزي ضخم بحلقة دوارة. لم يتم تجهيز السفن بعد بمثل هذه الأجهزة ، على الرغم من وجود مثل هذه الخطط.

التواجد في الفضاء لمدة شهرين ، يتكيف جسم رواد الفضاء مع ظروف انعدام الوزن ، لذا تصبح العودة إلى الأرض اختبارًا لهم: حتى أنه يصعب عليهم الوقوف لأكثر من خمس دقائق. تخيل تأثير رحلة لمدة 8 أشهر إلى المريخ على الشخص إذا انخفضت كتلة العظام بمعدل 1٪ شهريًا في حالة انعدام الجاذبية. بالإضافة إلى ذلك ، على المريخ ، سيحتاج رواد الفضاء إلى أداء مهام معينة ، والاعتياد على الجاذبية النوعية. ثم رحلة العودة.

طريقة واحدة لخلق الجاذبية الاصطناعية هي المغناطيسية. ولكن لها أيضًا عيوبها ، حيث إن الساقين فقط ممغنطة على السطح ، بينما يظل الجسم خارج تأثير المغناطيس.

سفينة فضائية

يوجد حاليًا عدد كافٍ من المركبات الفضائية التي يمكنها الوصول بأمان إلى المريخ. لكن علينا أن نأخذ في الاعتبار حقيقة أنه سيكون هناك أناس أحياء في هذه الآلات. يجب أن تكون الطائرات فسيحة ومريحة ، لأن الناس سيبقون فيها لفترة طويلة.

لم يتم إنشاء مثل هذه السفن بعد ، ولكن من الممكن تمامًا أن نتمكن خلال 10 سنوات من تطويرها وإعدادها للطيران.

يصطدم عدد كبير من الأجرام السماوية الصغيرة بكوكبنا كل يوم. معظم هذه الأجسام لا تصل إلى سطح الأرض بسبب الغلاف الجوي. القمر ، الذي ليس له غلاف جوي ، يتعرض باستمرار للهجوم من قبل جميع أنواع "القمامة" ، كما يشهد سطحه ببلاغة. لن يتم حماية سفينة الفضاء التي تقوم برحلة طويلة من مثل هذا الهجوم أيضًا. يمكنك محاولة حماية الطائرة بألواح مقواة ، لكن الصاروخ سيضيف الكثير من الوزن.

الأرض محمية من الإشعاع الشمسي بواسطة المجال الكهرومغناطيسي والغلاف الجوي. في الفضاء ، الأشياء مختلفة. ملابس رواد الفضاء مزودة بأقنعة. هناك حاجة مستمرة لحماية الوجه ، حيث أن أشعة الشمس المباشرة يمكن أن تسبب العمى. طور برنامج Apollo حجب الأشعة فوق البنفسجية بالألمنيوم ، لكن رواد الفضاء الذين يسافرون إلى القمر لاحظوا أن ومضات مختلفة من الأبيض والأزرق تحدث غالبًا.

اكتشف العلماء أن الأشعة في الفضاء عبارة عن جسيمات دون ذرية (غالبًا بروتونات) تتحرك بسرعة الضوء. بمجرد دخولها السفينة ، تخترق جلد السفينة ، ولكن لا تحدث أي تسربات بسبب حجم الجسيمات ، وهو أصغر بكثير من حجم الذرة.

تخيل أننا ذاهبون في رحلة عبر النظام الشمسي. ما هي قوة الجاذبية على الكواكب الأخرى؟ على أي منها سنكون أسهل مما عليه الحال على الأرض ، وعلى أي منها سيكون الأمر أكثر صعوبة؟

على الرغم من أننا لم نغادر الأرض بعد ، فلنقم بالتجربة التالية: لننزل عقليًا إلى أحد قطبي الأرض ، ثم نتخيل أننا قد انتقلنا إلى خط الاستواء. أتساءل عما إذا كان وزننا قد تغير؟

من المعروف أن وزن أي جسم تحدده قوة الجاذبية (الجاذبية). إنه يتناسب طرديًا مع كتلة الكوكب ويتناسب عكسياً مع مربع نصف قطره (تعلمنا أولاً عن هذا من كتاب مدرسي للفيزياء). لذلك ، إذا كانت أرضنا كروية تمامًا ، فإن وزن كل جسم عند التحرك فوق سطحه سيبقى دون تغيير.

لكن الأرض ليست كرة. يتم تسطيحها عند القطبين وممدودة على طول خط الاستواء. نصف قطر خط الاستواء للأرض أطول بمقدار 21 كم من القطر القطبي. اتضح أن قوة الجاذبية تؤثر على خط الاستواء كما لو كانت من بعيد. هذا هو السبب في أن وزن الجسم نفسه في أجزاء مختلفة من الأرض ليس هو نفسه. يجب أن تكون أثقل الأجسام عند قطبي الأرض والأسهل - عند خط الاستواء. هنا يصبحون 1/190 أخف من وزنهم عند القطبين. بالطبع ، لا يمكن اكتشاف هذا التغيير في الوزن إلا باستخدام ميزان نابض. يحدث أيضًا انخفاض طفيف في وزن الأجسام عند خط الاستواء بسبب قوة الطرد المركزي الناتجة عن دوران الأرض. وبالتالي ، فإن وزن الشخص البالغ القادم من خطوط العرض القطبية العالية إلى خط الاستواء سينخفض ​​بإجمالي 0.5 كجم تقريبًا.

الآن من المناسب أن نسأل: كيف سيتغير وزن الشخص الذي يسافر عبر كواكب النظام الشمسي؟

أول محطة فضائية لنا هي كوكب المريخ. كم يزن الشخص على المريخ؟ ليس من الصعب إجراء مثل هذا الحساب. للقيام بذلك ، تحتاج إلى معرفة كتلة ونصف قطر المريخ.

كما هو معروف ، فإن كتلة "الكوكب الأحمر" تقل بمقدار 9.31 مرة عن كتلة الأرض ، ونصف القطر أصغر بمقدار 1.88 مرة من نصف قطر الكرة الأرضية. وبالتالي ، نظرًا لتأثير العامل الأول ، يجب أن تكون قوة الجاذبية على سطح المريخ 9.31 مرة أقل ، وبسبب الثاني - 3.53 مرة أكبر من عاملنا (1.88 * 1.88 = 3.53). في النهاية ، يوجد ما يزيد قليلاً عن ثلث جاذبية الأرض (3.53: 9.31 = 0.38). بنفس الطريقة ، يمكن للمرء أن يحدد ضغط الجاذبية على أي جرم سماوي.

الآن دعنا نتفق على أن وزن رائد الفضاء على الأرض 70 كجم بالضبط. ثم بالنسبة للكواكب الأخرى نحصل على قيم الوزن التالية (الكواكب مرتبة حسب زيادة الوزن):

بلوتو 4.5 عطارد 26.5 المريخ 26.5 زحل 62.7 أورانوس 63.4 الزهرة 63.4 الأرض 70.0 نبتون 79.6 كوكب المشتري 161.2
كما ترون ، تحتل الأرض موقعًا وسيطًا بين الكواكب العملاقة من حيث الجاذبية. على اثنين منهم - زحل وأورانوس - تكون قوة الجاذبية إلى حد ما أقل من تلك الموجودة على الأرض ، وعلى الاثنين الآخرين - كوكب المشتري ونبتون - أكثر. صحيح ، بالنسبة لكوكب المشتري وزحل ، يتم إعطاء الوزن مع مراعاة تأثير قوة الطرد المركزي (يدوران بسرعة). هذا الأخير يقلل من وزن الجسم عند خط الاستواء بنسبة قليلة.

وتجدر الإشارة إلى أنه بالنسبة للكواكب العملاقة ، تُعطى قيم الوزن عند مستوى الطبقة السحابية العليا ، وليس على مستوى السطح الصلب ، كما هو الحال بالنسبة للكواكب الأرضية (عطارد ، الزهرة ، الأرض ، المريخ) و بلوتو.

على سطح كوكب الزهرة ، سيكون الشخص أخف وزنا بنسبة 10٪ تقريبًا من كوكب الأرض. من ناحية أخرى ، في عطارد والمريخ ، سيحدث انخفاض الوزن بمعامل 2.6. أما بالنسبة إلى بلوتو ، فسيكون الإنسان أخف عليه بمقدار 2.5 مرة منه على سطح القمر ، أو أخف بمقدار 15.5 مرة من نظيره على الأرض.

ولكن على الشمس ، تكون الجاذبية (التجاذب) أقوى 28 مرة من الجاذبية الموجودة على الأرض. كان وزن جسم الإنسان هناك 2 طن وسيتم سحقه على الفور بسبب وزنه. ومع ذلك ، قبل الوصول إلى الشمس ، سيتحول كل شيء إلى غاز ساخن. شيء آخر هو الأجرام السماوية الصغيرة ، مثل أقمار المريخ والكويكبات. بالنسبة للعديد منهم ، من حيث السهولة ، يمكنك أن تصبح مثل ... عصفور!

من الواضح تمامًا أنه لا يمكن لأي شخص السفر إلى كواكب أخرى إلا ببدلة فضاء خاصة محكمة الغلق ومجهزة بأجهزة نظام دعم الحياة. وزن بدلة الفضاء لرواد الفضاء الأمريكيين ، التي ذهبوا فيها إلى سطح القمر ، يساوي تقريبًا وزن الشخص البالغ. لذلك ، يجب على الأقل مضاعفة القيم التي قدمناها لوزن مسافر فضائي على كواكب أخرى. عندها فقط سنحصل على قيم وزن قريبة من القيم الحقيقية.