24 октября, суббота

Вы здесь

2021-й — год Марса. Космические путешествия, ядерный мусор и полезные ископаемые из метеоритов


Зачем летать в космос, как звучат звезды, когда человечество попадет на Альфу Центавра, насколько опасна космическая радиация для человека... Все это и множество других невероятных вещей знает Гарик ИСРАЕЛЯН, астрофизик Института астрофизики Канарских островов (Испания), творческий директор международного фестиваля науки и искусства STARMUS (Stars and Music). Ученый уверен, что те, кто открывает для себя космическую вселенную, готовы изменить себя и жизнь на Земле. Накануне Дня космонавтики эксперт рассказал корреспонденту «Звязды» о новейших космических достижениях и мечтах человечества.


Плутоний — для нашей Галактики, америций — для другой

— Беларусь строит первую атомную станцию и входит в клуб «атомных стран». Однако атом — это не только энергетика. Одна из отраслей применения атомных технологий — космос. Насколько активно сейчас используется атом в космосе, какие новые разработки в плане применения ядерной энергии существуют?

— Атом используется в космосе в виде маленьких атомных реакторов, когда необходимое количество энергии невозможно получить другими способами, например от солнечных батарей, изотопных источников. А также как радиоактивные источники энергии.

В космических аппаратах самый распространенный — радиоизотопный термоэлектрический генератор, создающий энергию благодаря распаду тяжелых изотопов (плутония-238, кюрия-244, стронция-90). Выходная мощность таких аппаратов — несколько сотен ватт, и это основной источник электропитания на космических аппаратах. Такие генераторы использовались в зондах «Новый горизонт», «Вояджер», «Кассини». На 10 килограммах диоксида плутония-238, например, работает уже 14 лет запущенный в 2006-м на Плутон зонд «Новый горизонт». На таком же топливе функционируют зонды «Галилео», который отправляли на Юпитер, «Кассини» — на Сатурн, марсоход «Кьюриосити».

Однако, чтобы выйти за пределы Солнечной системы, таких возможностей недостаточно. Поэтому в 2003 году НАСА начало проект для межзвездных полетов, где в аппарате используется принципиально новый изотоп с большим временем распада. Чтобы аппарат мог лететь, скажем, 1000 лет, нужен изотоп, у которого время полураспада не 88 лет, как у плутония, а 450–500 лет, как у америция-241.

— Впервые ядерный реактор вывели на орбиту еще в 1965 году. Американская установка SNAP-10A проработала 43 дня. Изменилось ли с тех пор использование ядерных двигательных и энергетических установок? Какое устройство сейчас наиболее эффективно в плане энергоотдачи и работоспособности в условиях космоса?

— SNAP-10A работал на уране-235. Мощность его более чем в 10 раз превышала способности радиоактивных генераторов. Однако такие аппараты могут работать лишь несколько месяцев, а не десятилетия. И ученые постоянно пытались увеличить мощность ядерных установок. В 2017 году в США начали разрабатывать проект Kilopower с ядерным реактором, который сможет доставить установку на Марс и работать десять лет. Его мощность уже 10 кВт, что в 20 раз превышает возможности первой установки.

Корабль поколений, или Полет длиной в 130 лет

— Насколько далеко в космос может уже продвинуться человечество благодаря освоенным атомным технологиям? Появятся ли атомные ракеты и насколько опасны они будут для экипажа?

— Зонды с радиоактивностью работают в космосе без проблем, а вот их пилотирование — сложное дело. Ядерные импульсные двигатели, которые смогут разгоняться до 10 тысяч километров в секунду, — явление будущего. Такие проекты начинались в США и Советском Союзе в конце 50-х годов прошлого века. Среди замыслов проекта «Орион», например, было создание «корабля поколений» весом 40 миллионов тонн на 20 тысяч человек. Был и уменьшенный вариант ядерного звездолета весом 100 тысяч тонн, который, как считалось, мог долететь до Альфы Центавра за 130 лет. Значит, в течение нескольких поколений на корабле люди попали бы за пределы Солнечной системы.

В 2017-м китайцы заявили, что до 2045 года сделают собственный ядерный двигатель. А американцы с 2013-го создают ядерный тепловой двигатель для полетов на Марс. Идея в том, чтобы сократить время путешествия минимум вдвое, до нескольких месяцев вместо года. Считается, что с таким двигателем за два-три месяца можно долететь и до Плутона, а на обратный путь потребуется три-четыре месяца.

Однако одна из основных проблем при этом — доза радиации в десятикратном размере, которую получают космонавты, и избавиться от этой опасности невозможно. Единственный выход — лететь и возвращаться как можно быстрее. Но и в таком случае космонавт может получить такую дозу, что полет станет последним в его жизни. Возможно, в будущем и изобретут материалы, способные создать вокруг звездолета мощное магнитное поле. Ну или корабль сможет достигать таких скоростей, при которых будет достаточно энергии для создания искусственного магнитного поля вокруг аппарата, что станет защитной оболочкой против радиоактивных лучей.

Презентация медали фестиваля STARMUS имени Стивена Хокинга за коммуникацию в науке. Им награждаются лица (кроме ученых), внесшие большой вклад в дело популяризации науки. На фото (Лондон, 2015 г.) члены совета STARMUS: астрофизик Гарик ИСРАЕЛЯН; космолог, астрофизик Стивен ХОКИНГ (образ этого ученого, умершего в 2018-м, воплощен на медали); советский космонавт, впервые вышедший в открытый космос, Алексей ЛЕОНОВ; гитарист группы Queen Брайан МЭЙ; британский ученый-этолог Ричард ДОКИНЗ; британский химик, лауреат Нобелевской премии Харольд КРОТО.

— Увеличились ли шансы людей отыскать инопланетную жизнь в космосе?

— С помощью ядерных ракет можно долететь до звезд, находящихся в радиусе десяти световых лет от Солнечной системы. Чтобы осуществлять дальние межзвездные полеты, нужны аннигиляционные двигатели, которые позволят разогнать звездолет до околосветовых скоростей. Пока это реально только в теории, ведь на корабле должен быть экипаж для управления.

Космические туристы, ученые и музыканты

— Одно из ультрасовременных направлений туризма — космическое. Насколько безопасен для людей выход на орбиту Земли, тем более в открытый космос в скафандре? Насколько реально открытие отеля на орбите в составе Международной космической станции, который, предположительно, можно будет создать уже к 2025 году?

— Думаю, космический туризм — неплохая идея. Однако нельзя, чтобы это стало основным источником доходов для развития космической индустрии. Но он может быть хорошей базой для популяризации науки, ведь любой космический турист, видевший Землю со стороны, становится другим человеком, становится послом науки.

Между тем развитие космических технологий — дело государства, а люди известные и состоятельные должны помогать в этом. Однако следует помнить, что космос — это не бизнес, а прежде всего научные исследования. За небольшое время в космосе, кстати, люди получают маленькую дозу радиации, безопасную для организма.

— Вы исследуете, в частности, распространение акустических волн в атмосферах звезд — перевели их звуковые колебания в диапазон, который человек воспринимает на слух, и написали на этой базе музыку. Теперь руководите фестивалем науки и искусства STARMUS. Способствует ли он пониманию людьми космических и экологических проблем?

— Основная роль нашего фестиваля, который длится неделю и имеет девиз «Открывайте космос и меняйте мир», — вдохновлять людей. Мы уверены, что вдохновленный человек сам, без принуждения, будет хотеть учиться и постигать новое. Этому посвящены и все наши панельные дискуссии, и музыкальные выступления, где музыка синхронизирована с наукой. Многие музыканты говорят, что их очень вдохновляет космос. И если держать музыку с ее эмоциями близко к науке, последняя от этого только выигрывает. После фестиваля рождаются даже совместные проекты между учеными и музыкантами. На всех фестивалях у нас присутствуют и космонавты.

Следующий фестиваль пройдет в 2021 году в Армении и будет посвящен 50-летию первой мягкой посадки на Марс советского аппарата «Марс-3». Первый марсоход, кстати, помогал очищать крышу реактора в Чернобыле от радиоактивного материала, так что это пример того, как космос помог Земле. В этом году на Красную планету отправляют еще четыре проекта. Так что следующий год станет годом Марса.

Свалка за пределами Солнечной системы и чистая энергия

— Бытует мнение, что в 2030-м на Земле может случиться экологическая катастрофа, когда парниковый эффект накроет планету, однако считается, что атомная энергетика поможет человечеству предотвратить беду. Так ли это?

— Если не создавать углекислый газ, а переходить на чистые источники энергии, то ситуация со временем, определенно, исправится. В мире работает около 240 атомных станций, а атомная энергетика и призвана ограничить создание количества углекислого газа. Однако самая экологически чистая энергия — термоядерный синтез. Сейчас прорабатывается проект ITER по строительству первой термоядерной станции, от работы которой нет ни радиоактивности, ни отходов, а мощности — в тысячи раз превышают возможности ядерной станции. Это может решить все энергетические проблемы в мире. По расчетам нескольких литров воды, переработанных в энергию, хватит для всей планеты.

— А насколько реально добывать полезные ископаемые из космических метеоритов, чтобы экономить земные запасы?

— Существует проект, задача которого — отыскать полезные ископаемые и минералы в метеоритах. Однако, чтобы реализовать это, прежде всего нужны корабли, причем их производство должно быть налажено в промышленных масштабах. Тем не менее организаторы проекта до 2030 года намерены совершить первый поисковый эксперимент. Многие считают, что добывать ископаемые из метеоритов будет слишком дорого. Возможно, лучше построить базу на поверхности Луны и делать это там. Однако при этом встает законодательный вопрос, можно ли разрабатывать метеорит, который попадется на твоем пути в космосе.

— Считается, что с помощью мощных ядерных энергоисточников можно реализовать космическое захоронение радиоактивных отходов. Насколько это возможно и не рискует ли человечество загрязнить и космос?

— Все ученые уверены, что ни одну планету Солнечной системы нельзя использовать как свалку ядерных отходов. Для этого пригодны два места: зона астероидов между Марсом и Юпитером, а также космос за пределами Солнечной системы. Доставить отходы в космос дороже, чем оставить их на Земле. Однако даже в самом худшем случае из-за организации транспортных кораблей электричество подорожает на 10–15 %. Следует знать также, что свалки как таковой в космосе не будет, поскольку радиоактивные вещества и так существуют в межзвездном пространстве. Так что мы не загрязняем космос, а просто возвращаем химические элементы.

Беседовала Ирина СИДОРОК

Выбор редакции

Общество

Жизненный путь Якова Крейзера. Первый комдив, получивший Звезду Героя, заслужил ее, защищая Борисов

Жизненный путь Якова Крейзера. Первый комдив, получивший Звезду Героя, заслужил ее, защищая Борисов

В начальный период Великой Отечественной войны упорные бои развернулись при обороне Борисова — старинного белорусского города на Березине.

Экономика

Цифровая экосистема платформенной экономики

Цифровая экосистема платформенной экономики

 Именно в платформенной среде будут формироваться цепочки создания стоимости.