Sur quelle sorte de technologies vertes pourrions-nous nous appuyer pour nous amener sur des planètes lointaines ? Voir plus de photos de science verte. iStockphoto/Thinkstock Le 20 juillet, 1969, quatre jours après le lancement dans l'espace, le module de commande et de service d'Apollo 11 Columbia a atterri sur la lune. Les gens regardaient la télévision et syntonisaient les stations de radio pour suivre l'atterrissage dramatique. C'était l'aboutissement d'années de travail acharné et d'entraînement. Concevoir un véhicule capable de transporter des humains sur la Lune et sur Terre en toute sécurité était un défi.
Le Columbia est revenu sain et sauf sur Terre le 21 juillet 1969. L'ensemble de la mission a duré 195 heures, 18 minutes et 35 secondes -- c'est un peu plus de huit jours. La distance de la Terre à la Lune en juillet 1969 était d'environ 222, 663 milles (358, 342 kilomètres). Cela pourrait rendre votre trajet quotidien insignifiant, mais ce n'est encore qu'un saut, sauter et un saut par rapport à une visite sur une planète voisine.
Un voyage à Vénus, La planète voisine la plus proche de la Terre, vous obligerait à traverser 0,6989 unités astronomiques d'espace en moyenne. C'est un peu moins de 65 millions de miles ou environ 104,5 millions de kilomètres. Et les conditions sur Vénus ne sont pas idéales pour une escapade - la température à la surface de la planète est de 460 degrés Celsius (860 degrés Fahrenheit). Un meilleur pari de vacances est un voyage sur Mars ou sur l'une de ses lunes, mais ils sont encore plus loin.
Avec ces vastes distances à l'esprit, il est important de proposer des systèmes efficaces qui utilisent le moins de ressources possible. Autrement, décoller pourrait devenir un problème. De par sa nature même, les voyages interplanétaires doivent être verts pour fonctionner. Nous avons cinq technologies, non répertoriés dans un ordre particulier, qui pourrait aider les humains à atteindre l'objectif étonnant de mettre le pied sur une autre planète.
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Une chambre cryogénique conçue pour tester les propulseurs Avec l'aimable autorisation de la NASA Il faut beaucoup de ressources pour mettre un véhicule dans l'espace. Toutes ces ressources ne sont pas inoffensives. hydrazine, utilisé dans le carburant de fusée, est un puissant propulseur. Mais il est aussi toxique et corrosif. Des organisations comme la NASA étudient maintenant des alternatives aux propulseurs verts à l'hydrazine.
Idéalement, le nouveau propergol serait moins dangereux à manipuler que le carburant de fusée actuel, réduire les coûts d'organisation d'un voyage spatial. Il devrait également se décomposer en composants inoffensifs, éliminer le risque de pollution de l'environnement.
Souhaiter une alternative verte à l'hydrazine ne fait pas apparaître comme par magie un nouveau propulseur. C'est pourquoi la NASA a invité des entreprises et des organisations à présenter des démonstrations technologiques de propulseurs alternatifs. En février 2012, La NASA a annoncé qu'elle accepterait les propositions jusqu'à la fin avril. Une proposition gagnante pourrait rapporter jusqu'à 50 millions de dollars.
Réduire l'impact environnemental des lancements est un gros travail. Pour lancer une navette spatiale en orbite, La NASA a utilisé deux propulseurs de fusée à poudre, chacun transportant 1 million de livres (453, 592 kilogrammes) de propergol. La navette elle-même transportait un demi-million de gallons supplémentaires (1,9 million de litres) de carburant liquide [source :NASA].
Un ascenseur spatial peut devenir une alternative au lancement de fusées dans l'atmosphère. Avec l'aimable autorisation du groupe LiftPort Énumérer tous les défis liés au transport des humains en toute sécurité vers une autre planète pourrait remplir un livre ou trois. Mais l'un des problèmes les plus difficiles à résoudre a tout à voir avec le poids. Plus un vaisseau spatial est lourd, plus il a besoin de carburant pour échapper à la gravité terrestre.
Un voyage vers une autre planète durerait plusieurs mois. En supposant que vous allez soit vous installer sur une nouvelle planète, soit planifier un voyage de retour, vous aurez besoin de beaucoup de fournitures pour rester en vie. Ces fournitures ont du poids et du volume, nécessitant plus de carburant pour vous élever dans l'espace en premier lieu.
Une solution potentielle à ce problème consiste à construire un ascenseur spatial. Voici comment cela fonctionne :nous mettons quelque chose avec une masse importante en orbite géosynchrone autour de la Terre, ce qui signifie qu'il restera en orbite au-dessus d'un point fixe à la surface de la planète. Ensuite, nous attachons un câble entre la masse en orbite et un point d'ancrage sur Terre. Il ne nous reste plus qu'à construire un ascenseur capable de faire grimper le câble dans l'espace !
Cela ressemble à de la science-fiction, mais de nombreux ingénieurs et scientifiques travaillent à la construction d'ascenseurs spatiaux. Comparé au lancement d'une fusée dans l'espace, un ascenseur spatial est une bonne affaire. L'ascenseur pouvait transporter des équipements et même des humains dans l'espace. Une fois là, nous pourrions assembler des pièces de vaisseau spatial et construire un vaisseau dans l'espace lui-même. Il n'est pas nécessaire de lancer l'engin depuis la Terre car il sera déjà en orbite.
Une fois dans l'espace, que ce soit en lançant une fusée ou en partant d'une station spatiale, vous aurez besoin d'un moyen de propulser votre vaisseau spatial vers sa destination. Cela peut vous obliger à transporter une source de carburant à bord. Idéalement, vous disposerez d'un système efficace pour ne pas avoir à consacrer trop d'espace pour transporter du carburant. Une solution potentielle est la fusion.
La fusion est la méthode par laquelle le soleil génère de l'énergie. Sous une pression et une chaleur intenses, les atomes d'hydrogène s'entrechoquent et forment de l'hélium. L'hydrogène a un seul proton et l'hélium en a deux. Au cours de ce processus au cours duquel deux atomes d'hydrogène fusionnent, il se produit une libération de neutrons et d'énergie.
Mais il y a un gros problème - nous n'avons pas trouvé comment utiliser la fusion pour générer de l'électricité de manière fiable et durable. Le processus nécessite des quantités incroyables de chaleur et de pression. La simple génération des conditions nécessaires à la fusion peut nécessiter à elle seule une grande quantité d'énergie. L'objectif est d'atteindre un point où nous pouvons initier la fusion et maintenir le processus pendant que nous récoltons de l'énergie. Nous n'en sommes pas encore là.
Si jamais nous y arrivons, la fusion peut être un bon choix pour propulser les engins spatiaux. Nous pourrions récolter une grande quantité d'énergie à partir d'une quantité comparativement infime de carburant. La fusion pourrait générer la puissance nécessaire au fonctionnement des propulseurs afin de permettre des ajustements en vol alors que nous nous dirigeons vers la prochaine planète. Mais il reste à voir si la fusion est une option pratique.
C'est froid, HommeEncore plus insaisissable qu'un réacteur à fusion en fonctionnement est celui qui fonctionnera à des températures relativement basses. Le consensus scientifique est que la fusion froide n'est pas pratique et peut être impossible [source :Park].
Un quadrant, Le système de voile solaire de 20 mètres est entièrement déployé lors des tests à l'installation Plum Brook du centre de recherche Glenn de la NASA à Sandusky, Ohio. Avec l'aimable autorisation de la NASA Une autre alternative au dynamitage vers des planètes lointaines à l'aide de propulseurs de fusée est de naviguer là-bas. Mais à quoi bon des voiles dans un environnement sans vent ? Entrez dans la voile solaire !
Voiles solaires utiliser le soleil comme moteur. Le soleil émet photons -- les unités de base de la lumière. Nous savons que les photons agissent à la fois comme des ondes et des particules. Les photons peuvent nous sembler insignifiants ici sur Terre, mais ils exercent une force sur les objets lorsqu'ils entrent en contact avec eux. Cela inclut les voiles solaires.
Une voile solaire est constituée d'un miroir ultrafin qui s'étend sur une grande surface. Alors que les photons frappent le miroir, ils exercent une force et poussent contre la voile. La voile est touchée par des milliards de photons - assez pour pousser la voile et tout ce qu'elle pourrait tirer dans l'espace.
En premier, voyager dans un véhicule tiré par une voile solaire serait assez ennuyeux. Vous n'auriez pas beaucoup de poussée initiale comme vous le faites avec une fusée. Mais le pouvoir de ces photons ne peut être nié, et votre vaisseau spatial continuerait à accélérer bien au-delà du point qu'un propulseur pourrait gérer. Non seulement vous n'avez pas à vous soucier d'alimenter votre vaisseau spatial pour les voyages interplanétaires, vous atteindrez également votre destination plus rapidement !
Les voiles solaires pourraient bien fonctionner dans l'espace, mais ils ne sont pas conçus pour faire décoller un vaisseau de la surface d'une planète. Pour ça, nous aurions toujours à utiliser des fusées ou à construire le vaisseau spatial en orbite. Et une voile solaire pourrait peut-être nous emmener sur une autre planète, mais sans autre moyen de quitter notre nouveau monde, nous serions coincés là-bas. Mais pour un aller simple vers une autre planète, une voile solaire pourrait être exactement ce qu'il vous faut - et vous n'avez jamais à vous soucier de manquer de carburant.
Le pilote de Skylab 3, Jack R. Lousma, prend un bain chaud. Cette eau devrait être recyclée pour une utilisation ultérieure afin de conserver les ressources et l'espace de stockage. Avec l'aimable autorisation de la NASA Propulser un vaisseau spatial pour nous emmener sur une autre planète n'est qu'un défi. Une autre consiste à nous assurer que nous avons les ressources nécessaires pour rester en vie à bord de notre vaisseau spatial pendant que nous nous dirigeons vers notre destination. Même une visite sur une planète voisine nécessiterait des mois de voyage. Avec le poids et l'espace à une telle prime, Comment déterminez-vous la quantité d'eau à apporter et comment la gérez-vous ?
Dire que chaque goutte d'eau à bord d'un vaisseau spatial est précieuse est un euphémisme. À bord de la Station spatiale internationale, il existe des systèmes qui recyclent 93 % de l'eau utilisée [source :NASA]. Les procédés purifient l'eau afin qu'elle puisse être utilisée à plusieurs reprises, réduisant le besoin d'envoyer plus d'eau de la Terre.
Cela signifie eau grise -- les eaux usées produites après le nettoyage de la vaisselle, des vêtements ou même des personnes - peuvent à nouveau être transformés en eau potable. Mais ce n'est pas tout! Même la sueur et, Oui, les urines sont traitées. Tout est filtré et il ne reste que de l'eau pure.
Les eaux usées passent dans un distillateur. Le distillateur tourne afin de simuler la gravité - sinon les contaminants dans le liquide ne se sépareraient pas. L'eau passe à travers un système de filtration qui utilise des matériaux comme le charbon de bois et des composés chimiques pour se lier aux contaminants, ne laissant passer que l'eau.
Un long vol spatial n'aura pas la chance de ramasser plus d'eau en cours de route. Conserver chaque goutte possible sera une nécessité. Et une partie de cette technologie pourrait même se retrouver dans des systèmes ici sur Terre.
La technologie verte et les voyages spatiaux interplanétaires peuvent sembler une étrange combinaison, mais c'est logique. La technologie verte consiste à trouver des moyens écologiques et efficaces d'atteindre des objectifs. Les voyages interplanétaires nécessitent par nécessité efficacité et sécurité. C'est amusant d'imaginer traverser la galaxie dans un vaisseau spatial équipé de réplicateurs et de holodecks, mais il y a fort à parier que nos premiers jours de voyages spatiaux consisteront davantage à faire en sorte que chaque effort compte.
Wolfram Alpha. "Quelle était la distance entre la Terre et la Lune en juillet, 1969?" (28 mars 2012) http://www.wolframalpha.com/input/?i=distance+between+earth+and+the+moon+july+1969
