В какой-то момент я, как обычно, лежу на спине, глядя в потолок. В следующий момент меня освободят. Мое тело поднимается с пола, и на меня нет никакой силы ни в каком направлении.
Связанные чтения
Элон Маск: Тесла, SpaceX и поиски фантастического будущего
купить
Как сделать космический корабль: отряд отступников, эпическая гонка и рождение частного космического полета
купитьЯ нахожусь над Мексиканским заливом в G-Force One, винтажном Боинге 727, принадлежащем корпорации Zero Gravity. Самолет, который дает ученым и любителям острых ощущений возможность испытать невесомость, не выходя в космос, имеет всего семь рядов сидений, сзади. Вместо этого есть открытое пространство шириной 66 футов, чтобы лучше использовать акробатические полеты, которые освобождают пассажиров от гравитации.
Вокруг меня мои поддерживающие летчики быстро пользуются невесомостью. Шестьдесят девять лет Боббе, плавающий в середине фюзеляжа, свернулся калачиком и попытался сделать сальто. Я карабкаюсь как мультипликационный персонаж, который сорвался со скалы, вертя руками и ногами перед падением.
Я поднимаюсь с пола и бам!, потолок бьет меня по спине. Вы можете сказать сто раз, как мало нужно усилий, чтобы двигаться, когда вы невесомы, но для того, чтобы действительно откалибровать это, чтобы понять это, вы должны быть в этом. Я хватаюсь за одну из направляющих канатов и скучаю.
«Ноги вниз!» Кричит член команды по имени Роберт. "Выходит!"
Я не дошел до пола, пока сила тяжести не схватила меня, но без звука. Физика этих полетов такова, что мы переходим от того, чтобы ничего не весить - с нуля G - к ощущению, будто мы весим почти вдвое больше, чем мы обычно делаем. В два часа, у вас есть ощущение того, что вас придавили.
Последние 27 секунд были непохожи на все, что я когда-либо испытывал. Немногие другие имели такой шанс.
Но это скоро изменится: невесомость не только демократизируется. Это собирается стать стилем жизни.
**********
Мы находимся на пороге эры невесомости.
Если космические предприниматели новой волны смогут радикально изменить экономику космических путешествий, как они обещают, дети в старших классах сегодня могут потратить часть своей карьеры, работая в космосе, не как космонавты, а как молодой дипломат или банкир сегодня. может занять пост в Лондоне или Гонконге. К 2030 году вполне возможно, что одновременно десятки людей будут работать и жить в космосе. (В эти дни, как правило, шесть человек.)
Эра невесомости отметит момент, когда вам больше не нужно быть особенным, чтобы отправиться в космос. Вы можете быть ученым, инженером или техником (или журналистом); Возможно, вы собираетесь провести одноразовую двухнедельную исследовательскую работу или перейти к обычной шестинедельной публикации. Но в эпоху невесомости полет в космос будет не более драматичным, чем вертолет на морской нефтяной платформе. Экзотический, специализированный и более опасный, чем штатное расписание, но не редкое и не ограниченное.
Созвездие коммерческих аванпостов будет обслуживаться парком космических кораблей многоразового использования. Ракета может выходить на орбиту каждый день, по сравнению с 85 запусками по всему миру в 2016 году. Эти ракеты могут перевозить десятки людей и направляться в лаборатории, фабрики и туристические курорты в нескольких сотнях миль вверх по низкой околоземной орбите, или они могут быть расположен дальше, между Землей и Луной. В конце концов, они будут обслуживать аванпосты на самой Луне (трехдневное путешествие) и, возможно, на Марсе.
Конечно, мы ожидали настоящей космической эры с тех пор, как «Джетсоны» дебютировали в 1962 году, через семь месяцев после того, как Джон Гленн впервые облетел Землю. Миссии Аполлона на Луну собирались проложить путь человеческому расселению Солнечной системы. НАСА пообещало, что космический челнок выполнит 580 миссий в течение первых дюжин лет эксплуатации. Вместо этого челночный флот совершил 135 миссий за 30 лет и был выведен из эксплуатации в 2011 году. Вместо 48 рейсов в год он составлял в среднем четыре.
То, что заставляет этот момент чувствовать себя по-другому, - это не новая космическая гонка, поддерживаемая правительством, а стремительные амбиции предпринимателей, подкрепленные запасами денег, первоклассным инженерным талантом и все более совершенными технологиями. Основатель Amazon Джефф Безос, ныне второй по богатству человек в мире, использует свое личное состояние для создания более дешевой, более надежной, многоразовой космической технологии с целью вывести нас всех с планеты. По словам Безоса, через двадцать лет он хочет, чтобы Blue Origin, его космическая компания, «создала всю инфраструктуру, чтобы новое поколение могло иметь этот невероятный динамизм в космосе». Его цель, он не стесняется сказать, это «миллионы людей, живущих и работающих в космосе».
Стратегия Безоса состоит в том, чтобы снизить цену запуска, привлечь клиентов, отложить прибыль и создать внеземную экономику, над которой он хочет доминировать.
Он уже добился значительных успехов: в 2015 году Blue Origin запустила свою ракету New Shepard в 62 милях над Землей, на край космоса, а затем приземлилась в вертикальном положении возле стартовой площадки. Девять недель спустя, компания повторно запустила ту же самую ракету, что она сделала в общей сложности четыре раза в 2016 году. Никто не делал это ни разу. В апреле Безос заявил, что будет ежегодно продавать 1 млрд долларов своих акций Amazon для финансирования Blue Origin.
Элон Маск, основатель и генеральный директор SpaceX, придерживается того же решительного подхода, и SpaceX уже иногда приносит прибыль. Компания переправляет грузы в / из Международной космической станции для НАСА, используя ракеты, которые она спроектировала и построила. В марте SpaceX обогнал Blue Origin. Он запустил спутник на орбиту, используя отремонтированную ракету, когда одна и та же ракета использовалась дважды для отправки груза на орбиту. Орбитальные ракетные ускорители, которые перемещаются намного выше и быстрее, труднее восстановить и использовать повторно. «На данный момент, я очень уверен, что можно достичь как минимум 100-кратного снижения стоимости доступа к космосу», - сказал Маск журналистам впоследствии, повторив слова Безоса. Идея состоит в том, что, если запуск, который сегодня стоит 100 миллионов долларов, может быть осуществлен за 1 миллион долларов, клиенты за место выстроятся в очередь.
На борту G-Force One туристы ждут невесомости (Боб Крослин) 
Экипаж G-Force One проводит летную проверку перед научным полетом (Боб Крослин) 
Студенты колледжа загружают научные грузы на G-Force One. (Боб Крослин) Одним из них будет Роберт Бигелоу, магнат недвижимости и предприниматель из Лас-Вегаса, который использует слои высокотехнологичной ткани для создания расширяемых модульных космических станций, которые просторнее, дешевле и, как сообщается, безопаснее, чем традиционные модули с металлическими банками. Его компания, Bigelow Aerospace, запустила две небольшие испытательные среды обитания самостоятельно, и прямо сейчас у нее есть третий объект, прикрепленный к космической станции. Бигелоу хочет сделать на орбите то, что он сделал на Земле: строить полезные структуры и сдавать их в аренду. Исследовательские лаборатории, туристические домики, производственные капсулы. Космические станции Бигелоу будут спроектированы для орбиты Земли и оборудованы на заказ для клиентов, не являющихся астронавтами.
Калифорнийская компания под названием «Made In Space» может быть именно тем арендатором, которого ищет Бигелоу. Он является пионером новой категории импорта - продукции, произведенной в космосе и проданной землянам. В апреле 2016 года компания оснастила космическую станцию автоматическим 3-D принтером, который производит несколько тестовых образцов в неделю для НАСА и других клиентов, используя проекты, излучаемые с Земли. В конце этого года на МКС будет установлен испытательный модуль для производства специализированного вида оптического волокна, которое, по словам компании, может во много раз повысить скорость перемещения данных на Земле. «Это может быть первое по-настоящему промышленное использование космоса», - говорит Эндрю Раш, генеральный директор компании.
Конечно, космос не чужд прибыли; На орбите находятся сотни коммерческих спутников. Но крупные движущие силы освоения космоса, такие как НАСА, как правило, фокусируются на развитии науки и техники больше, чем на долларах. «Исторически в космосе не было людей, которые хотят зарабатывать деньги», - говорит Карисса Кристенсен, генеральный директор Bryce Space and Technology, компании, занимающейся исследованиями и консалтингом в аэрокосмической сфере. «Он населен людьми, которые хотят отправиться в космос, и необходимость найти кого-то, кто заплатит за это, была своего рода досадным второстепенным соображением».
Для предпринимателей новой волны деньги не являются препятствием. Это мотивация и смазка. И сейчас складывается своеобразная рыночная экосистема. Безос не может достичь своей цели в 100 запусков ракет в год, пока не найдется место для ракет. Бигелоу не может вывести космические станции на орбиту, пока не будет надежного и доступного способа транспортировки этих сооружений и их арендаторов. Made In Space необходимо где-то разместить производственное оборудование, а также грузовые корабли, чтобы забирать сырье и возвращать готовую продукцию обратно.
Этот вид космической экономики «абсолютно грядет», говорит Кристенсен. «Если вы посмотрите на все, что происходит одновременно, никогда не было ничего похожего на это раньше».
**********
И все же, чтобы добраться отсюда туда - от шести человек, живущих на Международной космической станции, до 60 или 600, летящих по земной орбите и за ее пределами, - нам придется решать проблемы, которые энтузиазм предпринимателей может часто скрывать: жизнь без гравитации это действительно сложно. Невесомость меняет пищу, которую вы едите, то, как вы готовите эту пищу, и как ваше тело переваривает ее.
Невесомость меняет то, как вы работаете, как тренируетесь, как спите. «В невесомости много чего происходит с человеческим телом, и ничего из этого не особенно хорошо», - говорит Джон Коннолли, ведущий инженер группы исследования возможностей НАСА Mars. Гравитация - или, точнее, сопротивление гравитации - это сила, которая дает нашим мышцам силу и дает нашим костям силу и долговечность. Пожилые женщины на Земле теряют около 1 процента своей костной массы в год. Без упражнений космонавты в невесомости теряют 1 процент своей костной массы в месяц . Астронавты Космической станции тренируются по два с половиной часа в день, и НАСА планирует тренировки как часть повседневной работы.
Тем не менее, не обойтись без перенастройки, как только астронавт, который провел значительное время в космосе, возвращается на Землю или Марс. «У вас кружится голова, вас тошнит, кровь в вашем теле смещается вниз к вашим ногам, когда вы встаете», - говорит Скотт Келли, который провел 340 дней на борту космической станции, рекордную продолжительность для американца, прежде чем вернуться на Землю в марте 2016 года после завершения его четвертого и последнего полета в космос. «А также есть вещи, которые вы не можете видеть - воздействие радиации, воздействие на ваше зрение». Оказывается, что невесомость изменяет ваши глаза, и это происходит так быстро, что астронавты с прекрасным зрением путешествуют на космическую станцию. с парой пар очков, предназначенных для коррекции зрения, когда оно начинает меняться.
Трехмерный гаечный ключ, напечатанный Made In Space на МКС (Lowe's / Made in Space / NASA) 
Запуск космической ракеты SpaceX в марте (любезно предоставлено SpaceX) 
Новая ракета Шепарда Blue Origin (Предоставлено Blue Origin) 
Космическая станция Бигелоу на моделируемой орбите Луны (© Bigelow Aerospace, LLC 2017) Во многом из-за таких физиологических проблем вопрос о том, как доставить астронавтов на Марс и обратно, о восьмимесячном полете в каждую сторону, остается нерешенным. Некоторые эксперты, в том числе из НАСА, считают, что единственное практическое решение для людей, планирующих провести в космосе более года или около того, - это создать «искусственную» гравитацию, создав космический корабль, который может вращаться, создавая центробежную силу, имитирующую гравитацию Земли. сила. Как спроектировать такой космический корабль - «один из самых больших вопросов», говорит Коннолли, который также предупреждает, что этот подход может вызвать столько проблем, сколько он решает. «Есть много преимуществ, но с практической точки зрения вращающийся космический корабль создает много инженерных задач».
И ничто из этого не решает психологические трудности длительного космического путешествия: динамика небольшой команды в запечатанном пространстве в сочетании с изоляцией от близких и мира на родине. «Нахождение в космосе в течение десяти дней практически не имеет ничего общего с пребыванием на космической станции в течение длительных периодов времени», - говорит Келли. «Я был в космосе с 40 людьми, и некоторые из них не так уж хороши. Я не думаю, что это место для кого-то или что каждый может жить и работать в течение долгого времени. Это требует определенного типа человека ».
Кроме того, добавляет он, есть набор навыков мастера на все руки, необходимый для тех, кто проводит недели или месяцы в одиночку или в небольших группах. «Вам нужно не только быть пилотом», - говорит Келли. «Вы должны быть механиком, сантехником, электриком, айтишником, врачом, стоматологом. Я имею в виду, что вы должны быть очень умелым, разносторонним человеком, который также может очень хорошо справляться с неприятностями ».
**********
Через три дня после моего туристического полета я перебираюсь в G-Force One вместе с шестью научно-исследовательскими группами, чтобы получить возможность наблюдать за другими, действительно пытающимися выполнить некоторую работу в невесомости. На G-Force One вы никогда не покинете гравитационное поле планеты, конечно. То, что достигает струя, управляется, высокоскоростным свободным падением. Оказавшись в воздухе, он летит на параболах в стиле американских горок, взбираясь под углом 45 градусов (примерно в три раза больше, чем при взлете типичного пассажирского самолета), достигая максимума, а затем пролетая вниз по другой стороне десятимильной высоты. длинный холм В течение короткого промежутка времени, когда самолет приближается к вершине параболы и дует нос, самолет падает с пути его пассажиров с той же скоростью, с которой его пассажиры падают на Землю, и в течение этих секунд самолет стирает эффект гравитации.
G-Force One дает ученым лучший шанс работать в невесомости, не отправляясь на космическую станцию, и они платят десятки тысяч долларов, часто используя гранты от НАСА, за привилегию проводить эксперименты 27 секунд за один раз. Одна группа, возглавляемая врачом отделения неотложной помощи из Ричмонда, штат Вирджиния, и при поддержке студентов из Университета Пердью, тестирует систему для повторной накачки коллапса легкого в невесомости, дополненного пинтами крови с истекшим сроком годности. Исследователи из Карфагенского колледжа в Висконсине испытывают новый метод использования звуковых волн для измерения топлива в баке космического корабля, который, как известно, трудно измерить в условиях невесомости. Группа из Лаборатории прикладной физики в Университете Джона Хопкинса тестирует технологию, позволяющую маленьким зондам, которые приземляются на астероиды, перемещаться в ультранизкой гравитации, не возвращаясь в космос.
Тщательно набитые коробки с экспериментами каждой группы загружаются через грузовую дверь самолета и крепятся болтами к полу. Сотрудники Zero Gravity устанавливают ремни и поручни рядом с экспериментами, чтобы исследователи могли работать на своем оборудовании или ухаживать за ноутбуками, когда самолет взлетает и выходит из невесомости. Но независимо от того, как много было выполнено планирования, насколько опытны экипажи или на какой липучке закреплено оборудование, первые полетные параболы - это полный хаос. Трудно заставить оборудование работать, трудно ориентироваться, сложно просто набирать текст и оставаться в одном месте.
Эта интерпретация будущей космической станции отражает «чистые амбиции новых космических пионеров», говорит художник. (Сэм Чиверс) Экипаж G-Force One всегда заказывает несколько дней исследовательских полетов подряд, потому что исследователи возвращаются с первого дня, удивленные тем, что они узнали, или не смогли научиться, и проводят день, дорабатывая свое оборудование и процедуры, чтобы они могли лучше использовать День 2.
Марш Каттино, врач из Вирджинии, проводящий эксперимент с легкими, устанавливает свое оборудование в задней части самолета. Внутри поликарбонатной коробки три мешка крови в мешочке, который прикреплен через пластиковые трубки к прозрачному воронкообразному пластиковому устройству дизайна Каттино, размером с обувную коробку, который, в свою очередь, прикреплен через несколько трубок к отсосу. насос.
Когда чье-то легкое разрушается после несчастного случая, врачи вставляют грудную трубку, чтобы слить кровь и воздух, который просочился в полость грудной клетки и препятствует повторному вздутию легких. Процедура относительно проста в наземном ER. В космосе это резко осложняется тем фактом, что без гравитации кровь, отобранная у пациента, опасно заполнена пузырьками воздуха, и ее нельзя безопасно перелить повторно.
Устройство Каттино, которое сейчас находится в третьей итерации, предназначено для отделения крови раненого космического путешественника от воздуха, позволяя легкому перекачиваться и собирать кровь внутри воронки для переливания. Если он работает, насос втянет кровь в воронку, вдоль которой проходят внутренние ребра из пластика, создавая дополнительную поверхность для замедления крови, в то время как воздух просачивается и всасывается через другой конец устройства.
Каттино и его ученики записывают на видео процесс, чтобы они могли изучить, как кровь течет через устройство, что невозможно детально наблюдать при взлете и прохождении более 25 парабол.
В первый день кто-то устанавливает всасывающий насос на слишком высокое значение, и вся кровь быстро всасывается через аппарат. Тогда ученики Каттино заболели. На второй день, отрегулировав всасывающий насос, Cuttino обнаружил, что новый дизайн устройства впервые работает идеально - кровь аккуратно опорожняется из пакета и собирается внутри воронки. «Эффективность оказалась гораздо более геометрически зависимой, чем мы предполагали», - говорит позже Каттино. «Это именно то, что мы не могли бы понять, не перейдя в невесомость».
И все же 27 секунд невесомости, даже повторяемые 25 раз подряд, имеют пределы для экстраполяции полезности устройства в реальных ситуациях, и Cuttino уже заключил контракт с Blue Origin, чтобы запустить полностью автоматизированную версию эксперимента на New. Ракета Шепарда в конце этого года; это даст три минуты непрерывной невесомости.
Каттино и его помощники (справа внизу). Позади них ученые проверяют робота на содержание космического корабля. (Боб Крослин) 
Кэти Беннетт и Эрик Барч летят в самолете, а пилот летит над параболами над Мексиканским заливом. (Боб Крослин) 
Команда из Центра битов и атомов MIT тестирует робота, поднимающегося по решетке, предназначенного для регулярного обслуживания космических кораблей. (Боб Крослин) 
Смитсоновский репортер Чарльз Фишман сказал, что поднялся с пола и ударил спиной о потолок. (Боб Крослин) 
Смитсоновский фотограф Боб Крослин испытывает невесомость. (Стив Боксолл / Ноль Г) Пол Райхерт (Paul Reichert), научный сотрудник фармацевтической компании Merck, в течение 25 лет выступает за разработку лекарств с невесомостью. По его словам, производство невесомых лекарств позволит инженерам лучше контролировать химические процессы, особенно когда речь идет о синтезе сложных лекарств с большими молекулами. Райхерт никогда не покидал Землю, но он разработал более десятка экспериментов, выполненных астронавтами на борту космического челнока и Международной космической станции. Тем не менее, прогресс идет медленно. «Я провел 14 экспериментов в космосе за 24 года», - говорит он. «Я могу провести 14 экспериментов в день здесь, на Земле».
Келли надеется, что на космической станции будет проведено больше фармацевтических экспериментов, но он говорит, что еще лучшая исследовательская площадка - Луна: «Она отлично спроектирована и расположена на хорошем расстоянии. Он обладает шестой гравитацией Земли и не имеет атмосферы ». И если мы действительно пытаемся добраться до Марса, нет лучшей лаборатории для экспериментов. «Кажется, это идеальное место для практики».
**********
Одна из наиболее привлекательных возможностей для преобразования геологоразведочных работ на околоземной орбите и за ее пределами исходит от старой отрасли - горнодобывающей промышленности. Даже вблизи космоса полно камней, содержащих огромное количество драгоценных материалов, включая металлы, такие как железо, золото и платина.
Крис Левицки, генеральный директор Planetary Resources, стремится выяснить, как использовать эти астероиды. До того, как он стал соучредителем компании, в 2009 году Левицки проработал девять лет инженером НАСА, в том числе директором по полетам на марсоходах Spirit and Opportunity. В настоящее время «Планетарные ресурсы» сосредоточены на, пожалуй, наиболее ценном ресурсе для исследования космоса - воде, которая может быть легко разделена на водород и кислород для производства ракетного топлива. По словам Левицки, астероид размером с километр может содержать достаточно воды, чтобы производить больше топлива, чем было использовано всеми ракетами, которые когда-либо запускались. Космическим заставам также понадобится вода для питья, санитарии и в качестве источника кислорода, для дыхания. А в космосе воду легко транспортировать, потому что она находится в виде льда. Просто собирайте лед с помощью робота и доставляйте его обратно в автоматическую перерабатывающую установку, где несколько человеко-тендеров могут за короткое время останавливаться на несколько недель.
«Вода - это первый шаг», - говорит Левицки. «Но после этого появляются простые старые строительные металлы - железо, никель. Не для того, чтобы принести на Землю, но чтобы использовать в космосе ».
Планетарные ресурсы находятся через несколько лет после запуска первого поискового спутника, который будет разыскивать воду на ближайших астероидах. И Левицки признает, что ряд технологических инноваций, от роботов-астероидов до перезаправляемых ракетных топливных баков, должен быть разработан до того, как наступит самодостаточная космическая экономика. Но он настаивает на том, что это произойдет, и добыча астероидов сыграет решающую роль: «Мы совершаем скачок в том, что все это будет масштабироваться за один день для миллионов людей, живущих и работающих в космосе. И единственный способ сделать это - использовать ресурсы «на месте».
С 1959 по 2014 год НАСА совершало полеты с «рвотными кометами», но теперь оно оплачивает исследовательские полеты на G-Force One (с изображением загруженного научного груза). (Боб Крослин) Его видение, по его словам, является космическим эквивалентом межгосударственной системы автомобильных дорог. «Какая это была огромная инвестиция. Но как это изменило личные и коммерческие перевозки в США ». И это, в свою очередь, изменило города, рынки, целые экономики, даже то, как мы видим себя, как мобильных граждан.
Стоит помнить, что иногда отдельные компании, возглавляемые целеустремленными личностями, действительно ведут к масштабным изменениям. Подумайте о Форде, Netscape, Google. «Вот что сейчас невероятно важно для присутствия Джеффа Безоса в отрасли», - говорит Кристенсен из Bryce Space and Technology. «Для него не имеет значения, считаете ли вы, что он делает, имеет смысл или нет. Ему не нужны твои деньги.
Левицки считает, что видение новой космической экономики реально. «Это неизбежно», - говорит он. «Это определенно неизбежно. Я расстроен, что это еще не произошло.
**********
Несколько парабол в моем туристическом полете G-Force One, я сажусь лицом вниз, а не на спину. Когда мы летим над гребнем, я чувствую, как гравитация отпускает мое тело, словно меня сканирует силовое поле. Я использую указательный палец, чтобы отшвырнуть, просто тыкаю в коврик, и внезапно я падаю на пол. Я расслабляюсь в сидячем положении. Другие вокруг меня начали осваивать это и делают трюки. Кто-то дрейфует в моем пути, и я перенаправляю его одним касанием.
Во время следующего цикла я вылавливаю блокнот из своего бедренного кармана и паркую его в воздухе прямо передо мной, пока достаю ручку из другого кармана. Затем я протягиваю руку и вынимаю свой блокнот точно с того места, где я его оставил. Я рассчитывал на гравитацию в течение 487 464 часов в моей жизни, и после четырех минут нулевого ускорения, это самая естественная вещь в мире - посадить мой ноутбук в воздух и ожидать, что он будет там через несколько секунд.
Одна вещь, которая удивляет, я понимаю позже, - нет никакого чувства падения. Там даже нет страха упасть, как некоторые люди чувствуют, глядя через край высокого здания. Вы парите там наверху самолета, но ваше тело не посылает никаких сигналов тревоги.
Вместо этого вы полностью освобождаетесь от всех сил, от всего давления - в невесомости у вас есть свобода от гелиевого шара, вы - гелиевый шар, и вы можете чувствовать это чувство свободы не только в кишечнике, но и в суставах., ваши мышцы, на вашей коже, в вашем уме.
Это как медитация для всего тела, батут дзен, и я не хочу, чтобы это закончилось.
Подпишитесь на журнал Smithsonian сейчас всего за $ 12
Эта статья является подборкой из июньского номера журнала Smithsonian.
купить
