تحليل "المريخ": التقنية

نواصل مراجعة واقعية ورائعة في فيلم ريدلي سكوت هوليوود "المريخ". تحدثنا بالأمس عن كوكب المريخ والعلم والسياسة الخيالي والحقيقي ، وسننظر اليوم في الجانب التقني للقضية. هذا هو الموضوع الأكثر خصوبة للتعليقات ، والبحث عن الأخطاء وعدم الدقة ، حيث كانت التقنية هي صنم آندي ويير الرئيسي - مؤلف الكتاب.

حول فضاء "المريخ" قلنا.

بضع كلمات لا يزال يتعين أن يقال عن منازلهم. تتعلق بالمركبة الفضائية.



هناك فكرة أن الإشعاع الرهيب يسود على المريخ ، وإذا وجد الناس أنفسهم هناك ، فسوف يحتاجون إلى الحفر على الأرض على الفور. يعتمد هذا الرأي على حقيقة أن جو المريخ نادر ، ويسمح بمرور الكثير من الإشعاع الكوني.

ومع ذلك، فإن دراسة نفس الفضول المعرضأنه في الفضاء بين الكواكب ، فإن الإشعاع ليس عاليًا بحيث يضر بشكل كبير بطاقم المركبة الفضائية. وفقا له ، أثناء رحلة الأرض-المريخ-الأرض ، في سفينة من النوع الحديث ، بسبب الجرعة المتراكمة من الإشعاع في البشر ، سيزداد خطر الإصابة بالأورام بنسبة 5 ٪. وفقًا لمعايير وكالة ناسا ، يتم الآن شطب رائد فضاء إذا حصل على 3 ٪ أثناء عمله. إذا قمت بزيادة سمك الجوانب لكل مليمتر من الألمنيوم في السفينة ، فضع إمدادات الوقود والمياه بين الكسوة والمقصورات الحية واستخدم وسائل حماية بسيطة إلى حد ما ، يمكنك الطيران.

على سطح المريخ ، يقلل الغلاف الجوي من الخلفية المشعة أقل مرتين تقريبًا من الخلفية داخل سفينة الفضاء بين الكواكب من النوع الحديث. لذلك ، بالنسبة لبعثة لمدة شهرين أو ثلاثة ، مثل Ares-3 ، فإن بناء الهياكل السكنية الخفيفة القابلة للنفخ مع طبقات متعددة من طبقات معدنية مبرر تمامًا. يتم تصنيع هذه الوحدة القابلة للنفخ الآن بواسطة Bigelow Aerospace بأمر من وكالة ناسا لمحطة الفضاء الدولية.



هناك جدل آخر حول منزل مارك واتني القابل للنفخ - في ضغط العمل. يذكر أولاً أن هناك جو مؤكسج. هذا مسموح فقط إذا تم الحفاظ على ضغط منخفض من 30-50 ٪ من ضغط الأرض في المنزل من أجل توفير كتلة الغازات التي تملأ البيئة الداخلية. وبالنظر إلى ذلك ، من غير المرجح أن يؤدي الاختراق في شبه الغلاف الجوي إلى مثل هذا الانفجار الكارثي الذي دمر قاعدة المريخ.



بالمناسبة ، إصلاح بدلة الفضاء وعلبة القاعدة بشريط لاصق هو أحد أكثر التفاصيل إقناعا. يتم استخدام الشريط الفضي بنشاط في المدار ، وقد تكون الأدوات الأكثر بدائية مناسبة لإصلاح تكنولوجيا الفضاء.



خطأ فادح في الفيلم في الوقت الذي "تلعب فيه" رياح المريخ برقعة بلاستيكية. حتى إذا افترضنا أن مثل هذا الإصلاح سيسمح بالضيق التام ، فلن يتكسر الفيلم إلا إذا كان الضغط متوازنًا في الشارع وفي الداخل. في الواقع ، سيتم تجعيد الرقعة باستخدام فقاعة بلا حراك.



الكثير من الافتراضات الفنية التي وضعها المؤلف في مسائل الاتصال. وفقًا للمؤامرة ، أحبطت الرياح الهوائي المكافئي الاتجاهي الذي تم من خلاله الاتصال بالأرض ، ولم يكن أحد يعرف في الأسابيع الأولى خلاص مارك ، لأنه لم يستطع إرسال الإشارة.

التناقض هنا هو أن وكالة ناسا السينمائية اعتمدت على طريقة واحدة للتواصل. في الواقع ، حتى عربة روفرتيتي القديمة لديها ثلاثة هوائيات راديو ، اثنان منها يتواصلان مع الأقمار الصناعية التي تحلق كل يوم ، والثالث (على شكل مضرب تنس) يرسل القياس عن بعد مباشرة إلى الأرض. يمكن العثور على تفاصيل اتصال المريخ بالأرض هنا .



من المضحك أنه من أجل الإقناع الفني ، وضع صانعو الأفلام على سطح المركب نسخة طبق الأصل من مجموعة هوائيات ذات مراحل ضيقة من الاتصال المباشر مع الأرض من مركبة Curiosity.



على سبيل المثال إذا كان مارك قد استخدمها ، فلن تكون هناك حاجة لقيادة ألف كيلومتر إلى المريخ باثفايندر.



إن نسيان بطل كتاب وفيلم حول الأقمار الصناعية الطائرة فوق رأسه هو إغفال. حتى لو لم يتمكن من تجميع جهاز إرسال لاسلكي بسيط للتواصل مع الأقمار الصناعية ، فلن يمنعه شيء من دوس "أنا بخير" بالقرب من القاعدة ، أو أي شيء آخر ، نظرًا لحس الدعابة.



بالمناسبة ، يتم عرض التصوير البصري من الأقمار الصناعية في الفيلم بشكل مقنع للغاية. لا خرافات مع قراءة الصحف على سطح الكوكب. تتوافق دقة الصور المعروضة في الفيلم تقريبًا مع إطارات القمر الصناعي MRO الحالي وكاميرا HiRise الخاصة به . على الرغم من ذلك ، أعتقد أنه إذا قررت ناسا إرسال أشخاص إلى كوكب المريخ ، فسوف تعتني بجهاز أكثر قوة لزيادة تفاصيل الصور.



لكن عمل مشغل الأقمار الصناعية في نفس مركز عملائي في هيوستن ، الذي يتم التحكم في المهمة المأهولة منه ، هو قصة خيالية ، علاوة على ذلك ، يظهر فقط في الفيلم. يحكي الكتاب عن قسم آخر. في الواقع ، يتم التحكم في عمل MRO من قبل معهد أريزونا ، الذي يدير برنامج العلوم HiRise ، ويتم التحكم فيه بواسطة قمر صناعي من JPL MCC في باسادينا كاليفورنيا.

دعونا نعود إلى المسبار المريخي.

في الوقت الحالي ، كان لجميع المركبات ذات العجلات التي كانت على سطح القمر والمريخ عجلات هيكلية صلبة. ما مدى ملاءمة استخدام بالونات قابلة للنفخ على كوكب المريخ لا يزال سؤالًا مفتوحًا. من الواضح أن مركبات المريخ الآلية الروبوتية غير قادرة على أداء تركيب الإطارات لضخ إطار مسطح ، لذلك لا توجد طريقة أخرى ، لكن الهيكل الصلب لا يبرر نفسه دائمًا.



من ناحية أخرى ، يكون الألمنيوم أكثر مقاومة لدرجات الحرارة اليومية القصوى ، والفراغ والأشعة فوق البنفسجية الشمسية. حتى لو افترضنا أنه سيتم تطوير نسخة من المطاط المريخي ، فمن المرجح ألا تحتوي العجلات على نفخ ، ولكن هيكل إطار لا يخاف من الثقوب وتسرب الغاز.



من المرجح أن تختلف المقصورة الصالحة للسكن للمركبات الفضائية المأهولة المستقبلية عن تلك المعروضة في الفيلم. عند المريخ ، تكون عربة المريخ سيارة دفع رباعي صغيرة. في الواقع ، سيكون المنزل المتنقل أو المختبر أكثر تبريرًا على سطح المريخ. أقل تكيفًا مع اقتحام الطرق الوعرة وأكثر - لحركة متأنية على مهل من منطقة تم فحصها إلى أخرى.





سيكون "المنزل على عجلات" أكثر ملاءمة للتدفئة باستخدام RTG. تحول الحجم الصغير لعربة السينما على الفور إلى ساونا عند إدخال الجهاز ، لأن درجة الحرارة على شفرات المبرد تصل إلى 200 درجة مئوية.



لا تزال هناك أسئلة حول الإشعاع من RTG: إلى متى يمكن أن يمتد رائد فضاء يجلس في مقعد مجاور؟ من حيث المبدأ ، يجب ألا يكون المولد الموجود على Plutonium-238 مرتفعًا جدًا . يعمل الناس معهم على الأقل بدون عباءات من الرصاص.



من أجل حماية إشعاع النيوترون والجاما ، يكفي 2.5 مم من الرصاص ، لذلك عادة ما يكون غلاف RTG كافيًا فقط ، وفي الفيلم قام مارك بتغليفه بعزل حراري فراغ متعدد الطبقات (سيؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة المولد ، ولكننا الآن نناقش المشكلة الإشعاع). باختصار ، من الناحية النظرية ، حقًا ، لكن الجرعة المتراكمة ستزداد.

مصدر المحرك لمركبات على بعد مئات الكيلومترات بدون صيانة وخدمة حصريًا على ضمير المؤلف. في الواقع ، بالكاد تغلبت الروبوتات الآلية على مسافة 55 كم على مدى 12 عامًا. من ناحية أخرى ، انطلق رواد فضاء Apollo 17 على بعد 35 كم في يومين ، لذلك يمكن أن يكون ...

دعونا ننهي مراجعة مركبة المريخ بتفاصيل مسلية. إذا نظرت عن كثب إلى العجلات ، سترى أن تصميمها مستعار من مركبات حقيقية.



في الوقت نفسه ، في الواقع ، هذه الألواح اللولبية على عجلات الروح والفرصة لها أهمية عملية - فهي بمثابة الينابيع. بالنسبة لـ "المريخ" ، هذه ببساطة أقراص عصرية.



كان مسبار مارس باثفايندر 1997 نجمًا سينمائيًا حقيقيًا - تمكن من التمثيل في فيلمين ، ولكن مثل شون بين ، كان عليه أن يموت في كلتا الحالتين - لتقديم تفاصيل لتوفير التواصل للأشخاص المفقودين.

صحيح ، في الكوكب الأحمر أعيد بناء موقعه بتفاصيل أكبر.



في "المريخ" نرى تضاريس مختلفة تمامًا ، وأكثر ملاءمة للتغلب على المركبات ذات العجلات.



بالطبع ، لا نعرف كيف ستكون التضاريس خلال 30 عامًا ، ربما سيؤدي تغير المناخ غير المعروف إلى انسداد الرمال. ولكن بعد 10 سنوات من الزراعة ، لم يغير هذا السهل الصخري مظهره كثيرًا.



بالطبع ، لا تحتوي المركبة الفضائية لعام 1996 على موصلات تكنولوجية متوافقة مع واجهات أربعينيات القرن العشرين.



لقد ارتكب صانعو الأفلام خطأ مخجلًا للغاية عندما قرروا إرسال مساعدات إنسانية إلى المريخ. لم يعتقد المؤلفون بطريقة أو بأخرى أن سفينة شحن تم تكييفها للرسو في مدار أرضي منخفض وكبسولة للهبوط الناعم على سطح المريخ ستكون مختلفة.



لذلك ، عندما يظهر الفيلم لحظة مثيرة لتدمير صاروخ فوق كيب كانافيرال ، لا تقلق. حتى لو تعامل الصاروخ مع المهمة ، فإن هذه الكبسولة ستنهار في سماء المريخ ، لأن انها غير مناسبة تماما للهبوط. في أفضل الأحوال ، كان على مارك واتني جمع جرار من اللحوم المعلبة على طول صحراء المريخ بمساحة مئات الكيلومترات المربعة.

في الواقع ، سيبدو مسبار الإنقاذ مع الطعام شيئًا مثل هذا: على



الرغم من أن الوحدة المدارية في الفيلم أصلية تمامًا وتشبه Cygnus من علوم المدار.



إذا تحدثنا عن صاروخ الإقلاع المريخي ، فهو مقنع إلى حد ما. على الأرجح سيكون الصاروخ على هيدرازين أو وقود صلب ، لأن وهي أكثر ملاءمة للتخزين على المدى الطويل. أعرب سابقافكرة إنتاج الوقود في مكانه: يمكن الحصول على الأكسجين والميثان نظريًا من الغلاف الجوي للمريخ ، ولكن تراكمها وتخزينها في حالة سائلة ستكون مهمة معقدة للغاية ومكثفة للطاقة ، مستحيلة بوسائل آلية.

لكن السفينة ، التي يرتفع فيها الناس من المريخ ، غريبة نوعًا ما. لسبب ما جعلوه شقة. سيكون هذا النموذج أكثر ملاءمة للهبوط ، وليس للإقلاع - للإبطاء في الغلاف الجوي العلوي. ثم سيكون الدرع المدرع مفيدًا ، فقط في الأسفل وليس الأنف. حتى على صواريخ الأرض ، يتم استخدام هدايا خفيفة إلى حد ما ، لذلك لا يوجد أي معنى عملي في لحام فتحة الصرف الصحي في قوس سفينة المريخ. إذا فقط للصابورة.



من الصعب أن نقول عن الرحلة "في تحويل". من ناحية ، فإن كثافة الغلاف الجوي للمريخ على السطح تصل بالفعل إلى ارتفاع 35 كم فوق الأرض ، لذا فإن الغلاف الجوي ليس عقبة خطيرة. من ناحية أخرى ، عند البدء من الأرض ، يتم إطلاق معارض الصواريخ على ارتفاع 80-100 كم ، أي في مكان ما يعادل ارتفاعات 50-70 كم من المريخ. لذلك ، فإن فكرة الطيران مع نافذة مفتوحة محفوفة بالمخاطر.

وبنفس الطريقة ، من غير المحتمل أن يكون لصاروخ ، مهمته الرئيسية دفع الطاقم إلى المدار ، مجموعة من بدلات الفضاء للذهاب إلى الفضاء الخارجي.



الآن بدلات الفضاء للطيران في سفينة مختلفة تمامًا عن تلك التي يذهبون فيها إلى الفضاء الخارجي.



مهمة بدلات الفضاء "الداخلية" هي ضمان بقاء الطيار لعدة دقائق في حالة انخفاض ضغط السفينة. بدلات الفضاء للنشاط خارج السفينة أثقل وأصعب عدة مرات - هذه هي المركبات الفضائية المستقلة عمليًا لساعات.

في الرحلات البعيدة ، من الممكن أيضًا استخدام بدلة فضائية اثنين في واحد لتوفير الوزن والمساحة. كان هذا على أطقم القمر. كان الفرق بين "الغرفة" و "الشارع" فقط في "القبعة" و "الكالوشات" التي تم ارتداؤها قبل الذهاب إلى السطح.



تتناقض بدلات الفضاء من "المريخ" مع كلا المنطقيين. كان من السهل على مارك أن يطير بنفس الطريقة التي تم استخدامها على كوكب المريخ ، كما فعل طاقمه ، في الواقع.



ولكن بعد ذلك لن تعمل طريقة الرجل الحديدي ، مع إطلاق الغازات من الحجم الداخلي لبدلة الفضاء. هذه لغة نابية ، قدمها المخرج لزيادة دراما اللحظة. في الكتاب ، استمع مارك واتني إلى القائد وتخلى عن فكرة التحول إلى قمة صاروخية لا يمكن السيطرة عليها.

وأخيرًا ، سنفحص السفينة المهاجرة.



المفهوم ، الموصوف في الكتاب والموضح في الفيلم ، بشكل عام هو الأكثر مثالية ، وعلى الأرجح ، سيطير شيء مشابه إلى المريخ. ستبدو السفينة بين الكواكب بالفعل كمحطة فضائية ، وفي الواقع ، فإن استخدام أيونات الصواريخ الكهربائية أو محركات البلازما له ما يبرره ، على الرغم من أنه سيكون هناك على الأرجح VASIMR أو نظائرها. فقط من غير المحتمل استخدام مقصورة دوارة.

ما يبدو غريبا في الفيلم هو مصدر طاقة السفينة. تجذب انتباه المشاهد الألواح الشمسية الكبيرة ، التي تم نسخها على ما يبدو من محطة الفضاء الدولية. في الوقت نفسه ، يمكن رؤية المشعاعات الأكثر تميزًا للمفاعل النووي في منطقة حجرة المحرك. صحيح بالنسبة للمفاعل ، سيكون حجمه مطلوبًا عشر مرات أكثر.

على ما يبدو ، من المفترض أن يتم تشغيل المقصورة الحية بواسطة البطاريات ومحركات المفاعل. ولكن بالنسبة إلى رواد الفضاء الحقيقيين ، فإن هذا التقسيم غير معهود. أحد مصادر الطاقة أكثر عقلانية: المفاعل النووي قادر على توفير الطاقة لكل من الحجرات والمحركات الحية ، لكن البطاريات لن تكون قادرة على تشغيل المحرك ، أي لا يعمل الازدواج الكامل لتحسين الموثوقية. على سبيل المثال ، لم يخطر ببال أحد أن يضع RTG على قمر صناعي أو مركب ، إلى جانب الألواح الشمسية. كان هناك مصدر للنظائر المشعة للطاقة على Lunokhod ، لكنه يعمل فقط للتدفئة.

صحيح ، في مفهوم وحدة النقل والطاقة من Roskosmos ، يمكن رؤية كل من الألواح الشمسية والمفاعل ، ولكن هنا يمكن ملاحظة الدور الإضافي للبطاريات على الفور.



ميزة أخرى للسفينة المهاجرة من الفيلم أثارت مطوري المركبة الفضائية الروسية المأهولة الجديدة PTK NP (الاتحاد) إلى القلب. يتم التعبير عن فكرهم بالسؤال: "لماذا يوجد الكثير من المساحة؟"



في تطوير السفينة الروسية بين الكواكب ، يتم استخدامها لاستخدام كل سنتيمتر مكعب مجاني من الفضاء ، وهنا على الأقل تلعب الكرة الطائرة.

ومع ذلك ، فإن ISS أكثر اتساعًا ، ولكن سيكون عليك البحث عن الجدران العارية هناك.
كما أن الجمنازيوم الموجود على متن سفينة هيرميس يسعد رواد الفضاء. في الواقع ، في المدار يستخدمون واحدًا فقط ، ولكن محاكي طاقة متعدد الوظائف.



إن إرساء سفينة شحن يدويًا ليس رائعًا. سابقة واحدة على الأقل كانت عندما التقط طاقم المكوك القمر الصناعي إنتلسات سات يدويًا.



الآن في الجزء الأمريكي ISS ، يتم استخدام مناور للغرض نفسه. إرساء السفن المستقل هو فقط في الجزء الروسي.

في نهاية المراجعة ، أود أن أقول إنه على الرغم من كل عدم الدقة والخيالات و "الاكتشافات الإدارية" المذكورة أعلاه ، فإن "المريخ" ربما يكون أفضل توضيح للمستقبل المنظور لرواد الفضاء من الناحية العلمية والتقنية.

Source: https://habr.com/ru/post/ar389495/