האם יש כוח משיכה על מאדים. למה מאדים שונה?

מנקודת מבט טכנית, מעוף אנושי מַאְדִיםנראה שבשלב הנוכחי של התפתחות הקוסמונאוטיקה לא משימה קשה יותר מאשר בזמנו משלחת ל ירח. מומחים מאמינים כי הטכנולוגיה עצמה כמעט מוכנה לארגן את המשלחת הבין-כוכבית הראשונה. אבל לפני שהמשימה המאוישת של מאדים מתרחשת, מדענים צריכים לפתור בעיות ביו-רפואיות רבות. יתרה מכך, כיום כבר ברור שבפיתוח אסטרטגיה לפרויקט המאדים, הגורם האנושי יעמוד בראש סדר העדיפויות, והאדם יהיה החוליה הפגיעה ביותר במשימה, הקובעת במידה רבה את עצם אפשרות מימושה.

תמיכה רפואית וביולוגית של המשלחת המאוישת של מאדים היא משימה חדשה עבור מדענים. השימוש בעקרונות רבים, שיטות ואמצעים מוכחים היטב לתמיכה ביו-רפואית בטיסות מאוישות במסלול למשימה של מאדים אינו מקובל. בין המאפיינים של טיסה בין-כוכבית ניתן למנות, במיוחד, תנאים אחרים לתקשורת עם כדור הארץ, החלפת השפעות כבידה ותקופת הסתגלות מוגבלת לכוח הכבידה לפני תחילת פעילות על פני מאדים, קרינה מוגברת והעדר מגנטי. שדה.

הטיסה המסלולית בת 438 יום שבוצעה בסוף המאה הקודמת בתחנה " עוֹלָם» רופא-קוסמונאוט ולריה פוליאקובההראה את היעדר הגבלות ביו-רפואיות בסיסיות למשימות חלל ארוכות טווח. נכון לעכשיו, לא זוהו שינויים משמעותיים בגוף האדם שיכולים למנוע עלייה שיטתית נוספת של משך הטיסות לחלל ויישום משלחת מאדים, - מדגיש מנהל המכון לבעיות ביו-רפואיות, אקדמאי אנטולי גריגורייב.

דבר נוסף הוא בעיית ההגנה על האסטרונאוטים מפני קרינה קוסמית גלקטית ושמש, שתגדל משמעותית מחוץ למגנטוספירה של כדור הארץ. במשך שנתיים של טיסה, מינון הקרינה הכולל יכול לעלות על המותר פעמיים. לכן, יש צורך לפתח הגנה מיוחדת נגד קרינה. נכון לעכשיו, מפתחים נוטים לתת עדיפות להגנה מבנית: מכלים עם דלק, מים ואספקה ​​אחרת ממוקמים סביב תא המגורים. זה מספק הגנה של כ-80-100 גרם/ס"מ 2 .

אסטרונאוטים יכולים להיות מוקרנים ברצינות כשהם נמצאים על פני מאדים. מדידות שנעשו על ידי מכשיר HAND הרוסי המותקן על המכשיר האמריקאי מאדים אודיסיאההראה כי במהלך התלקחויות שמש עוצמת שטף הנייטרונים המוחזר מפני השטח של כוכב הלכת יכולה לעלות פי כמה מאות ולהגיע למינונים קטלניים לאסטרונאוטים. כתוצאה מכך, הם יכולים לנחות על פני השטח של מאדים רק בתקופות של "רגיעה" סולארית.

בעיה נוספת היא התזונה של האסטרונאוטים. נראה שהתרגול עובד כבר שנים. צוות החללית ממתין לאותם כמו היום, מוצרים סובלימטיביים (מיובשים). זה מספיק כדי להוסיף מים, להתחמם - ועל השולחן. עם זאת, לא משנה כמה מוצרים אלו טובים וטעימים, יש לגוון אותם עם מזונות מוכרים יותר. הרעיון להחזיק ציפורים על הספינה כדי שהאסטרונאוטים יאכלו ביצים נעלם. כפי שהוכיחו ניסויים, אפרוחים שזה עתה נולדו לא הצליחו להסתגל לחוסר משקל. התברר שזה קל יותר עם דגים ורכיכות, אבל הם גדלים לאט מדי, ולא סביר שאסטרונאוטים יוכלו לאכול דגים טריים בדרך למאדים. מה שניתן לומר בוודאות מוחלטת הוא שתהיה חממה על סיפון הספינה הבין-כוכבית. נכון, קטן.

מומחי המכון לבעיות ביו-רפואיות תכננו אב טיפוס של "גן החלל". זהו גליל שבו מניחים חבורה של רולים ספוגים בדשנים. פני השטח הפנימיים שלו מכוסים במאות דיודות אדומות וכחולות, הממלאות את התפקיד של אור השמש. הגלילים מסתובבים כשהצמחים גדלים, ומקרבים את צמרותיהם למקור האור. בעוד שבחלק מהגלילים הירוקים רק נובטים, באחרים כבר אפשר לקצור. אב טיפוס של המתקן מאפשר לקבל כ-200 גרם ירוקים כל ארבעה ימים. עם עלייה במספר הגלילים ומקורות האור, הפרודוקטיביות של המכונה עולה. בנוסף לאספקת מזון, "חקלאות חלל" תסייע גם בפתרון הבעיה של חידוש האטמוספירה על סיפון ספינה בין-כוכבית.

ואז יש את בעיות המים. ההערכה היא שאסטרונאוט זקוק ל-2.5 ליטר מים ביום. אז אמורים להיות כמה טונות ממנו על הסיפון. חלק מהמים יוחזרו למחזור בעזרת מערכות התחדשות. האפשרות האידיאלית היא ליצור מערכות פיזיות וכימיות סגורות על הספינה, בעזרתן מושגת זרימה מלאה של חומרים. אבל, כנראה, זה עניין של עתיד די רחוק.

יש גם בעיות פסיכולוגיות. בשל המרחק הגדול למאדים, אות הרדיו יתפשט רק בכיוון אחד למשך 20-30 דקות. למרכז הבקרה פשוט אין מספיק זמן להתערב במצבי חירום. כדור הארץ, במקרה הטוב, יהפוך ליועץ, ותהליך קבלת ההחלטות העיקרי יעבור על הספינה.

ולפני שהמשלחת המאוישת של מאדים תתחיל, מדענים ינסו לפתור רבות מהבעיות הללו במהלך הניסוי הרוסי Mars-500. זו לא תהיה טיסה אמיתית, אלא חיקוי מדויק מאוד שלה: צוות של שישה יבלה 520 ימים במתחם קרקעי המורכב מחמישה מודולים בלחץ ומתקשרים. אחד מהם ידמה את פני השטח של מאדים.

המודולים ממולאים בציוד שרושם בתוכם כל מיני פרמטרים ומנטר את האינדיקטורים הרפואיים של הבודקים. יהיה חשוב למדענים להבין כיצד אנשים בצוות פועלים בסביבה הקרובה לתנאי טיסה של מאדים. כל התוצאות - מאיך התפתחו היחסים בצוות ועד לתזונה - ינותחו על ידי מומחים. זה ייקח בחשבון את מירב המצבים האפשריים שעלולים להיווצר בטיסה אמיתית, ויתרום לפתרון שלהם.

נכון להיום, יש כבר לא מעט אנשים שרוצים להשתתף ב"טיסה בין-כוכבית קרקעית" - בעיקר גברים. במידה מסוימת זה מובן: כבר התברר שלנשים, מבחינת תכונות פיזיולוגיות ופסיכולוגיות, יש סיכוי נמוך בהרבה מגברים להיות הראשונות לדרוך על מאדים. שישה אנשים ישתתפו בניסוי, אם כי בטיסה אמיתית לכדור הארץ, רק ארבעה אנשים יהיו חלק מהמשלחת.

ראוי לציין שזמן קצר לאחר הכרזת ניסוי Mars-500 ברוסיה, החלה גם ארצות הברית לגייס מתנדבים לטיסת סימולציה. נכון, הטסטרים יבלו בו רק ארבעה חודשים.

כמו אהבה חה חה וואו עָצוּב כּוֹעֵס

"מפות כוח הכבידה מאפשרות לנו להסתכל לתוך כדור הארץ, בדומה לצילום רנטגן שרופא משתמש בו כדי לראות את הצד הפנימי של המטופל. מפת הכבידה החדשה תהיה שימושית לחקר עתידי של מאדים מכיוון שידע על חריגות כבידה יסייע למשימות עתידיות להקיף את כוכב הלכת בצורה מדויקת יותר. בנוסף, הרזולוציה המשופרת של המפה שלנו תעזור לנו להבין את היווצרותם של אזורים מסוימים במאדים", אמר אנטוניו ג'נובה מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, המחבר הראשי של פרסום המחקר.

מפת הכבידה המשופרת מציעה הסבר חדש לאופן שבו נוצרות חלק מתכונות הגבול, המפרידות בין השפלה הצפונית השטוחה יחסית לבין הרמות הדרומיות המכותרות בכבדות. כמו כן, צוות החוקרים, על ידי ניתוח הגאות והשפל בקרום המאדים ובמעטפת, הנגרמת על ידי משיכה הכבידה של השמש ושני לוויינים, אישר כי למאדים יש ליבת אבן חיצונית נוזלית. ולבסוף, על ידי התבוננות בכוח המשיכה המשתנה של מאדים במהלך 11 השנים האחרונות, הצוות מצא כמות עצומה של פחמן דו חמצני שקופא מהאטמוספירה מעל מכפות הקוטב של מאדים במהלך החורף.

מפת הכבידה של מאדים. מבט על הקוטב הצפוני. אזורים עם כוח המשיכה הגבוה ביותר מסומנים בלבן ואדום. צבע כחול מציין אזורים עם כוח משיכה נמוך יותר. קרדיטים: MIT/UMBC-CREST/GSFC

המפה הושגה באמצעות רשת של שלוש חלליות המקיפות את מאדים: Mars Global Surveyor (MGS), Mars Odyssey (ODY) ו-Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). כמו בכוכבי לכת אחרים, כוח המשיכה של מאדים מורגש על ידי חלליות ומסלולם משתנה מעט. לדוגמה, כוח המשיכה מעל הר יהיה מעט חזק יותר, ומעל קניון הוא יהיה מעט חלש יותר.

שינויים קלים במסלול החללית תועדו ונשלחו חזרה לכדור הארץ. התנודות האלה שימשו למיפוי שדה הכבידה של הכוכב האדום.

מפת הכבידה של מאדים. מבט על הקוטב הדרומי. אזורים עם כוח המשיכה הגבוה ביותר מסומנים בלבן ואדום. צבע כחול מציין אזורים עם כוח משיכה נמוך יותר. קרדיטים: MIT/UMBC-CREST/GSFC

"עם המפה החדשה, הצלחנו לראות חריגות כבידה קטנות בקוטר של כ-100 ק"מ. קבענו את עובי הקרום המאדים ברזולוציה של כ-120 קילומטרים. רזולוציה טובה יותר תעזור לפרש כיצד קרום כדור הארץ השתנה באזורים רבים במהלך ההיסטוריה של מאדים", הוסיף אנטוניו ג'נובה.

לדוגמה, אזור הכבידה הנמוך יותר בין Acidalia Planitia וטמפה טרה מיוחס למערכת של ערוצים תת קרקעיים שהובילו מים ומשקעים מהרמות הדרומיות לשפלה הצפונית לפני מיליארדי שנים, כשהאקלים המאדים היה לח.

מפת הכבידה של מאדים המציגה את האזור הוולקני של ת'ארסיס. האזורים הכחולים עם הכבידה הנמוכה ביותר יכולים להיות סדקים בליתוספירה של מאדים. קרדיטים: MIT/UMBC-CREST/GSFC

הסבר חלופי לאנומליה זו הוא שייתכן שהיא נובעת משוקת או קשת בליתוספירה, השכבה החיצונית של מאדים, עקב היווצרותו של אזור תרסיס. אזור זה הוא רמה געשית המשתרעת על פני אלפי קילומטרים ומכילה את הרי הגעש הגדולים ביותר במערכת השמש. כאשר הרי געש גדלו, הליתוספירה צנחה תחת משקלם העצום.

מפת הכבידה החדשה אפשרה לצוות לאשר שלמאדים יש ליבה סלעית נוזלית חיצונית, כמו גם לחדד את המדידות של הגאות והשפל של מאדים.

שינויים בכוח המשיכה של מאדים נמדדו בעבר על ידי משימות התצפית על הקרח הקוטבי MGS ו-ODY. MRO הוחל לראשונה כדי לנטר את מסת כוכב הלכת. מדענים קבעו שבחורף, 3-4 טריליון טונות של פחמן דו חמצני מוקפאים מתוך האטמוספירה, שממנו נוצרים מכסי הקוטב. זהו בערך 12 עד 16 אחוז מהמסה של כל האטמוספירה של מאדים.

כמו אהבה חה חה וואו עָצוּב כּוֹעֵס

רומן זכרוב
עורך ראשי

ידוע שלכדור הארץ יש צורה של כדור, שטוח בקטבים. לכן, משקלו של אותו גוף (נקבע על ידי כוח המשיכה) בחלקים שונים של הפלנטה אינו זהה. לדוגמה, מבוגר, לאחר שעבר מקווי רוחב גבוהים לקו המשווה, "ירד במשקל" כ-0.5 ק"ג. מהו כוח הכבידה על כוכבי לכת אחרים במערכת השמש?

התיאוריה של סר ניוטון

אחד מהאבות המייסדים של המכניקה הקלאסית, המתמטיקאי, הפיזיקאי והאסטרונום האנגלי הגדול אייזק ניוטון, שחקר את תנועת הירח סביב כוכב הלכת שלנו, ניסח בשנת 1666 את חוק הכבידה האוניברסלית. לדברי המדען, כוח הכבידה הוא שעומד בבסיס התנועה של כל הגופים בחלל ובכדור הארץ, בין אם זה כוכבי לכת המסתובבים סביב כוכבים, או תפוח הנופל מענפים. על פי החוק, כוח המשיכה של שני גופים חומריים הוא פרופורציונלי למכפלת המסות שלהם ויחס הפוך לריבוע המרחק בין הגופים.

אם אנחנו מדברים על כוח הכבידה על כדור הארץ וכוכבי לכת אחרים או עצמים אסטרונומיים, אז מהאמור לעיל מתברר שהוא פרופורציונלי למסה של העצם ופרופורציונלי הפוך לריבוע הרדיוס שלו. לפני היציאה למסע בחלל, שקול את כוחות הכבידה על הפלנטה שלנו.

משקל ומסה

כמה מילים על מונחים פיזיקליים. התיאוריה של המכניקה הקלאסית קובעת שכוח הכבידה נוצר כתוצאה מאינטראקציה של גוף עם אובייקט במרחב. הכוח שבו גוף זה פועל על תומך או מתלה נקרא משקל הגוף. היחידה של כמות זו היא ניוטון (N). משקל בפיזיקה מסומן, כמו כוח, באות F ומחושב על ידי הנוסחה F \u003d mg, כאשר מקדם g הוא תאוצת הנפילה החופשית (ליד פני השטח של כוכב הלכת שלנו g \u003d 9.81 m/s 2) .

מסה מובנת כפרמטר פיזיקלי בסיסי שקובע את כמות החומר הכלול בגוף ואת תכונותיו האדישות. באופן מסורתי נמדד בקילוגרמים. המסה של הגוף קבועה בכל פינה בכוכב הלכת שלנו ואפילו במערכת השמש.

אם לכדור הארץ הייתה צורה כדורית קפדנית, משקלו של עצם מסוים בקווי רוחב גיאוגרפיים שונים של פני כדור הארץ בגובה פני הים היה ללא שינוי. אבל לכוכב הלכת שלנו יש צורה של אליפסואיד של מהפכה, ורדיוס הקוטב קצר ב-22 ק"מ מהרדיוס המשווני. לכן, לפי חוק הכבידה האוניברסלית, משקל הגוף בקוטב יהיה 1/190 יותר מאשר בקו המשווה.

על הירח והשמש

בהתבסס על הנוסחה, ניתן לחשב בקלות את כוח הכבידה על כוכבי לכת אחרים וגופים אסטרונומיים, תוך ידיעת המסה והרדיוס שלהם. אגב, השיטות והשיטות לקביעת הכמויות הללו מבוססות על אותו חוק הכבידה האוניברסלית של ניוטון וחוק 3 של קפלר.

המסה של הגוף הקוסמי הקרוב אלינו ביותר - הירח - היא פי 81, והרדיוס קטן פי 3.7 מהפרמטרים הארציים המתאימים. לפיכך, משקלו של כל גוף בלוויין הטבעי היחיד של כוכב הלכת שלנו יהיה נמוך פי שישה מאשר על פני כדור הארץ, בעוד שתאוצת הנפילה החופשית תהיה 1.6 מטר לשנייה 2 .

על פני האור שלנו (ליד קו המשווה), לפרמטר זה יש ערך של 274 m/s 2 - המקסימום במערכת השמש. כאן, כוח הכבידה גדול פי 28 מזה של כדור הארץ. לדוגמה, לאדם השוקל 80 ק"ג משקל של כ-800 N על כדור הארץ, 130 N על הירח, ויותר מ-22,000 N על השמש.

בשנת 2006 הסכימו אסטרונומים ברחבי העולם לשקול שמערכת השמש כוללת שמונה כוכבי לכת (פלוטו סווג ככוכב לכת ננסי). באופן קונבנציונלי, הם מחולקים לשתי קטגוריות:

• קבוצה יבשתית (מרקורי למאדים).
• ענקים (מיופיטר ועד נפטון).

קביעת כוח המשיכה על כוכבי לכת אחרים מתבצעת על פי אותו עיקרון כמו עבור הירח.

במרכז מערכת השמש

חפצי חלל השייכים לקבוצה הראשונה ממוקמים בתוך המסלול של חגורת האסטרואידים. כוכבי לכת אלה מאופיינים במבנה הבא:

• אזור המרכז הוא ליבה חמה וכבדה המורכבת מברזל וניקל.
• מעטפת, שרובו היא סלעים אולטרה-מאפיים.
• קרום המורכב מסיליקטים (חריג הוא מרקורי). בגלל דלילות האטמוספירה, השכבה העליונה שלה נהרסת מאוד על ידי מטאוריטים).

כמה פרמטרים אסטרונומיים וכוח הכבידה על כוכבי לכת אחרים משתקפים בקצרה בטבלה.

באמצעות הנתונים בטבלה, ניתן לקבוע שכוח הכבידה על פני השטח של מרקורי ומאדים קטן פי 2.6 מאשר על כדור הארץ, ובנוגה משקלו של אסטרונאוט יהיה רק ​​1/10 חלק פחות מזה של כדור הארץ.

ענקים וגמדים

כוכבי הלכת הענקיים, או כוכבי הלכת החיצוניים, ממוקמים מעבר למסלול של חגורת האסטרואידים הראשית. בלב כל אחד מהגופים הללו יש ליבת אבן בגודל קטן, המכוסה במסה גזית עצומה, המורכבת בעיקר מאמוניה, מתאן ומימן. לענקים יש תקופות קצרות של סיבוב סביב הציר שלהם (מ-9 עד 17 שעות), וכאשר קובעים את פרמטרי הכבידה, יש צורך לקחת בחשבון את פעולת הכוחות הצנטריפוגליים.

משקל הגוף על צדק ונפטון יהיה גדול יותר מאשר על כדור הארץ, אבל על כוכבי לכת אחרים, כוח הכבידה מעט פחות מזה של כדור הארץ. לאובייקטים אלה אין משטח מוצק או נוזלי, ולכן מתבצעים חישובים עבור גבול שכבת הענן העליונה (ראה טבלה).

(הערה: הנתונים על שבתאי במקורות רבים (דיגיטליים ומודפסים) סותרים מאוד).

לסיכום, כמה עובדות סקרניות שנותנות מושג חזותי של מהי כוח הכבידה על כוכבי לכת אחרים. הגוף השמימי היחיד אליו ביקרו נציגי האנושות הוא הירח. על פי זיכרונותיו של האסטרונאוט האמריקני ניל ארמסטרונג, חליפת המגן הכבדה לא מנעה ממנו ומחבריו לקפוץ בקלות לגובה של עד שני מטרים - מהשטח למדרגה השלישית בסולם מודול הירח. על הפלנטה שלנו, אותו מאמץ הביא רק לקפיצה של 30-35 ס"מ.

כמה כוכבי לכת ננסיים אחרים מסתובבים סביב השמש. המסה של אחד הגדולים - Ceres - קטנה פי 7.5 אלף, והרדיוס קטן פי שניים מזה של כדור הארץ. כוח הכבידה עליו כל כך חלש שאסטרונאוט יכול בקלות להזיז מטען במשקל של כ-2 טון, ודחיקת פני השטח של ה"גמד" פשוט תעוף לחלל החיצון.

עניין של כספים

אמריקה השקיעה כ-25 מיליארד דולר בתוכנית הירחי אפולו בשנות ה-60 וה-70. המשימות האלה שבוצעו אחרי אפולו 11 עלו קצת פחות. הדרך למאדים תעלה לכדור הארץ הרבה יותר. כדי להגיע לכוכב האדום, יש צורך להתגבר מ-52 ל-402 מיליון ק"מ. זה נובע מהמוזרות של מסלולו של מאדים.

בנוסף, המרחב המסתורי מלא בסכנות שונות. בגלל זה, יש צורך לשלוח כמה אסטרונאוטים בבת אחת. במקביל, הטיסה של אדם אחד בלבד תעלה כמיליארד דולר. באופן כללי, העלות הגבוהה של טיסה יכולה להיכלל בבטחה ברשימת "בעיות טיסה למאדים".

לאנשים המקיימים אינטראקציה עם טכנולוגיית חלל ומכשירים יש בגדים מיוחדים. יש צורך להגן מפני חיידקים המסוגלים לחיות בתנאי שטח. אורגניזם מורכב למדי הוא deinococcus radiodurans, שעבורו 5000 אפורים של קרינת גמא אינם מסוכנים. במקרה זה, מותו של מבוגר מתרחש מחמישה אפורים. על מנת להשמיד את החיידק הזה יש להרתיח אותו כ-25 דקות.

בית הגידול של Deinococcus יכול להיות כמעט בכל מקום. קשה לחזות מה יקרה אם חיידק יגיע לחלל. היא עלולה להיות אסון אמיתי. בהקשר זה מתקיים דיון סוער מצד מבקרים בנושאים הקשורים לנחיתה של אדם על כוכבי לכת שבהם יכולים להתקיים חיים.

דרך לטייל

כיום כל פעילות החלל מתבצעת בעזרת רקטות. המהירות הנדרשת כדי לרדת מהקרקע היא 11.2 קמ"ש (או 40,000 קמ"ש). שימו לב שמהירות הקליע היא כ-5,000 קמ"ש.

מכשירים מעופפים הנשלחים לחלל פועלים על דלק, שמאגריו מכבידים על הרקטה פי כמה. יתר על כן, זה קשור לסכנה מסוימת. אבל לאחרונה, חוסר היעילות הבסיסי של מכשירי טילים מעורר דאגה מיוחדת.

אנחנו מכירים רק דרך אחת לטוס - סילון. אבל בעירה של דלק לא אפשרית ללא חמצן. לכן, מטוסים אינם מסוגלים לעזוב את האטמוספירה של כדור הארץ.

מדענים מחפשים באופן פעיל אלטרנטיבה לבעירה. זה יהיה נהדר ליצור אנטי כבידה!

קלָאוּסטרוֹפוֹבִּיָה

כידוע, האדם הוא יצור חברתי. קשה לו להיות במרחב מצומצם ללא כל תקשורת, כמו גם להישאר זמן רב כחלק מצוות אחד. האסטרונאוטים של אפולו היו יכולים להיות בטיסה כשמונה חודשים. הסיכוי הזה לא מפתה.

חשוב מאוד לא לתת לאסטרונאוט להרגיש בודד במהלך המסע בחלל. את הטיסה הארוכה ביותר ביצע ולרי פוליאקוב, ששהה בחלל 438 ימים, מתוכם יותר ממחצית הגיע לשם כמעט לגמרי לבד. בן שיחו היחיד שלו היה מרכז בקרת טיסות החלל. במהלך כל התקופה ביצע פוליאקוב 25 ניסויים מדעיים.

תקופה כה ארוכה בטיסתו של האסטרונאוט נבעה מכך שהוא רצה להוכיח שאפשר לבצע טיסות ארוכות ובמקביל לשמור על נפש תקינה. נכון, לאחר נחיתתו של פוליאקוב על כדור הארץ, מומחים ציינו שינויים בהתנהגותו: האסטרונאוט הפך להיות יותר מסוגר ועצבני.

אני חושב שעכשיו ברור למה תפקידם של פסיכולוגים כל כך חשוב כששולחים אסטרונאוטים. מומחים בוחרים אנשים שיכולים להיות באותה קבוצה במשך תקופה ארוכה. אלה שמוצאים בקלות שפה משותפת נכנסים לחלל.

חליפה

המשימה העיקרית של חליפת חלל היא ליצור לחץ מוגבר בתוכה, שכן בתנאי חלל ריאותיו של אדם יכולות "להתפוצץ", והוא עצמו יכול להתנפח ... כל חליפות החלל מגינות על אסטרונאוטים מצרות כאלה.

החיסרון של חליפות חלל מודרניות הוא נפחן. כפי שהאסטרונאוטים ציינו, זה היה לא נוח במיוחד להסתובב בחליפה כזו על הירח. נצפה שהליכות בירח נעשות קלות יותר על ידי קפיצה. כוח המשיכה של מאדים מרמז על תנועה חופשית יותר. עם זאת, קשה ליצור תנאים דומים על פני כדור הארץ כדי לבצע אימון מקורי.

כדי להרגיש בנוח על מאדים, אדם צריך חליפת חלל צמודה יותר, שמשקלה יהיה כשני קילוגרמים. כמו כן, יש צורך לספק דרך לקרר את החליפה ולפתור את בעיית אי הנוחות שבגד כזה יוצר במפשעה אצל גברים ובחזה אצל נשים.

פתוגנים של מאדים

סופר המדע הבדיוני המפורסם HG Wells ברומן שלו "מלחמת העולמות" סיפר שהמאדים הובסו על ידי מיקרואורגניזמים יבשתיים. זו הבעיה שאנו יכולים להתמודד איתה כשנגיע למאדים.

ישנן הצעות לגבי נוכחות החיים על הכוכב האדום. האורגניזמים הפשוטים ביותר יכולים למעשה להיות יריבים מסוכנים. אנחנו בעצמנו יכולים לסבול מחיידקים אלה.

כל פתוגן של מאדים מסוגל להרוג את כל החיים על הפלנטה שלנו. בהקשר זה, האסטרונאוטים של אפולו 11, 12 ו-14 שהו בהסגר למשך 21 ימים עד שנקבע שאין חיים על הירח. נכון, לירח אין אטמוספירה, בניגוד למאדים. אסטרונאוטים המתכוונים לנסוע למאדים חייבים להיות בהסגר ארוך טווח עם שובם לכדור הארץ.

כוח משיכה מלאכותי

בעיה נוספת לאסטרונאוטים היא חוסר משקל. אם ניקח את כוח המשיכה של כדור הארץ כיחידה, אז, למשל, כוח הכבידה של צדק יהיה שווה ל-2.528. בחוסר משקל, אדם מאבד בהדרגה מסת עצם, והשרירים שלו מתחילים להתנוון. לכן, בתנאים של טיסה לחלל, אסטרונאוטים צריכים הכשרה ארוכת טווח. מאמני קפיצים יכולים לעזור בזה, אבל לא במידה הדרושה. דוגמה לכוח הכבידה המלאכותי היא כוח צנטריפוגלי. למטוס חייבת להיות צנטריפוגה ענקית עם טבעת מסתובבת. ספינות עדיין לא צוידו במכשירים כאלה, אם כי קיימות תוכניות כאלה.

בהיותם בחלל במשך חודשיים, גופם של האסטרונאוטים מסתגל לתנאי חוסר המשקל, כך שהחזרה לכדור הארץ הופכת עבורם למבחן: אפילו קשה להם לעמוד יותר מחמש דקות. דמיינו את ההשפעה שתהיה לטיול של 8 חודשים למאדים על אדם אם מסת העצם יורדת בקצב של 1% לחודש באפס כוח משיכה. בנוסף, על מאדים, אסטרונאוטים יצטרכו לבצע משימות מסוימות, להתרגל למשקל הסגולי. ואז הטיסה חזרה.

אחת הדרכים ליצור כוח משיכה מלאכותי היא מגנטיות. אבל יש לזה גם חסרונות, שכן רק הרגליים ממוגנטות אל פני השטח, בעוד הגוף נשאר מחוץ לפעולת המגנט.

חללית

נכון לעכשיו, יש מספיק חלליות שיכולות להגיע בבטחה למאדים. אבל אנחנו צריכים לקחת בחשבון את העובדה שיהיו אנשים חיים במכונות האלה. מטוסים צריכים להיות מרווחים ונוחים, כי אנשים ישהו בהם זמן רב.

ספינות כאלה עדיין לא נוצרו, אבל בהחלט ייתכן שבעוד 10 שנים נוכל לפתח אותן ולהכין אותן לטיסה.

מספר עצום של גרמי שמים קטנים מתנגשים בכוכב הלכת שלנו מדי יום. רוב הגופים הללו אינם מגיעים אל פני כדור הארץ בשל האטמוספירה. הירח, שאין לו אטמוספרה, מותקף ללא הרף על ידי כל מיני "זבל", כפי שמעידים ברהיטות פני השטח שלו. גם חללית שיוצאת למסע ארוך לא תהיה מוגנת מהתקפה כזו. אתה יכול לנסות להגן על המטוס עם יריעות מחוזקות, אבל הרקטה תוסיף משקל רב.

כדור הארץ מוגן מקרינת השמש על ידי השדה האלקטרומגנטי והאטמוספירה. בחלל הדברים שונים. הבגדים של האסטרונאוטים מצוידים במצחייה. קיים צורך מתמיד בהגנה על הפנים, שכן קרני השמש הישירות עלולות לגרום לעיוורון. תוכנית אפולו פיתחה חסימת אולטרה סגול עם אלומיניום, אך אסטרונאוטים שנסעו לירח ציינו כי לעתים קרובות מתרחשים הבזקים שונים של לבן וכחול.

מדענים הבינו שקרניים בחלל הן חלקיקים תת-אטומיים (לרוב פרוטונים) הנעים במהירות האור. ברגע שהם נכנסים לספינה הם חודרים את עור הספינה, אך לא מתרחשות דליפות בגלל גודל החלקיקים, שהוא קטן בהרבה מגודלו של אטום.

דמיינו שאנחנו יוצאים למסע במערכת השמש. מהו כוח הכבידה על כוכבי לכת אחרים? על איזה מהם יהיה לנו יותר קל מאשר על כדור הארץ, ועל אילו יהיה קשה יותר?

למרות שעדיין לא עזבנו את כדור הארץ, בואו נעשה את הניסוי הבא: בואו נרד נפשית לאחד מקטבי כדור הארץ, ואז נדמיין שהובלנו לקו המשווה. אני תוהה אם המשקל שלנו השתנה?

ידוע שמשקלו של כל גוף נקבע על ידי כוח המשיכה (כוח המשיכה). הוא עומד ביחס ישר למסה של כוכב הלכת וביחס הפוך לריבוע הרדיוס שלו (למדנו על כך לראשונה מספר לימוד בפיזיקה של בית ספר). לכן, אם כדור הארץ שלנו היה כדורי לחלוטין, אז המשקל של כל עצם בעת תנועה על פני השטח שלו היה נשאר ללא שינוי.

אבל כדור הארץ אינו כדור. הוא משוטח בקטבים ומוארך לאורך קו המשווה. הרדיוס המשווני של כדור הארץ ארוך ב-21 ק"מ מזה הקוטבי. מסתבר שכוח הכבידה פועל על קו המשווה כאילו מרחוק. לכן המשקל של אותו גוף בחלקים שונים של כדור הארץ אינו זהה. העצמים הכבדים ביותר צריכים להיות בקטבים של כדור הארץ והקלים ביותר - בקו המשווה. כאן הם הופכים קלים ב-1/190 ממשקלם בקטבים. כמובן שניתן לזהות את השינוי הזה במשקל רק באמצעות מאזן קפיץ. ירידה קלה במשקל העצמים בקו המשווה מתרחשת גם עקב הכוח הצנטריפוגלי הנובע מסיבוב כדור הארץ. לפיכך, משקלו של אדם בוגר המגיע מקווי הרוחב הקוטביים הגבוהים לקו המשווה יקטן בסך הכל בכ-0.5 ק"ג.

כעת ראוי לשאול: כיצד ישתנה משקלו של אדם הנוסע בכוכבי הלכת של מערכת השמש?

תחנת החלל הראשונה שלנו היא מאדים. כמה אדם ישקול על מאדים? לא קשה לעשות חישוב כזה. כדי לעשות זאת, אתה צריך לדעת את המסה והרדיוס של מאדים.

כידוע, מסתו של "כוכב הלכת האדום" קטנה פי 9.31 ממסת כדור הארץ, והרדיוס קטן פי 1.88 מרדיוס כדור הארץ. כתוצאה מכך, בשל פעולת הגורם הראשון, כוח הכבידה על פני מאדים צריך להיות קטן פי 9.31, ובשל השני - גדול פי 3.53 משלנו (1.88 * 1.88 = 3.53). בסופו של דבר, הוא נמצא שם קצת יותר מ-1/3 מכוח המשיכה של כדור הארץ (3.53: 9.31 = 0.38). באותו אופן, אפשר לקבוע את מתח הכבידה על כל גוף שמימי.

עכשיו בואו נסכים שעל כדור הארץ נוסע אסטרונאוט שוקל בדיוק 70 ק"ג. ואז עבור כוכבי לכת אחרים נקבל את ערכי המשקל הבאים (כוכבי הלכת מסודרים לפי סדר משקל הגובר):

פלוטו 4.5 מרקורי 26.5 מאדים 26.5 שבתאי 62.7 אורנוס 63.4 ונוס 63.4 כדור הארץ 70.0 נפטון 79.6 צדק 161.2
כפי שניתן לראות, כדור הארץ תופס עמדת ביניים בין כוכבי הלכת הענקיים מבחינת כוח המשיכה. בשניים מהם - שבתאי ואוראנוס - כוח הכבידה מעט פחות מאשר בכדור הארץ, ובשני האחרים - צדק ונפטון - יותר. נכון, עבור צדק ושבתאי, המשקל ניתן תוך התחשבות בפעולת הכוח הצנטריפוגלי (הם מסתובבים במהירות). האחרון מפחית את משקל הגוף בקו המשווה באחוזים בודדים.

יש לציין כי עבור כוכבי הלכת הענקים, ערכי המשקל ניתנים ברמת שכבת הענן העליונה, ולא בגובה פני השטח המוצקים, כמו לכוכבי לכת יבשתיים (מרקורי, נוגה, כדור הארץ, מאדים) ו פלוטו.

על פני נוגה, אדם יהיה קל יותר בכמעט 10% מאשר על פני כדור הארץ. מצד שני, במרקורי ומאדים, הפחתת המשקל תתרחש בפקטור של 2.6. לגבי פלוטו, אדם יהיה קל יותר בו פי 2.5 מאשר על הירח, או קל פי 15.5 מאשר על כדור הארץ.

אבל על השמש, כוח המשיכה (משיכה) חזק פי 28 מאשר על כדור הארץ. גוף אנושי ישקול שם 2 טון ויימחץ מיד על ידי משקלו. עם זאת, לפני שהגיע לשמש, הכל יהפוך לגז חם. דבר נוסף הוא גרמי שמיים זעירים, כמו לוויינים של מאדים ואסטרואידים. על רבים מהם, מבחינת הקלות, אתה יכול להיות כמו ... דרור!

זה די ברור שאדם יכול לנסוע לכוכבי לכת אחרים רק בחליפת חלל אטומה מיוחדת המצוידת בהתקני מערכת תומכת חיים. משקלה של חליפת החלל של האסטרונאוטים האמריקאים, שבה עלו אל פני הירח, שווה בקירוב למשקלו של מבוגר. לכן, הערכים שניתנו על ידינו למשקל של נוסע בחלל בכוכבי לכת אחרים צריכים להיות לפחות כפולים. רק אז נקבל ערכי משקל קרובים לאלו האמיתיים.