Powered by Invision Power Board

  Reply to this topicStart new topicStart Poll

> Космические поселения
Starboy
Отправлено: Ноя 14 2014, 18:23
Quote Post


Админ
***

Группа: Администраторы
Сообщений: 8423
Пользователь №: 1
Регистрация: 12-Ноября 14
Из: Ростов-на-Дону
Статус: Offline

Репутация: нет




Космические поселения будущего глазами НАСА
http://science.compulenta.ru/693733/
12 июля 2012 года, 20:50 | Текст: Александр Березин

Агентство пришло к выводу, что для экономически эффективного освоения астероидного материала его надо будет доставлять на околоземную или прилунную орбиту, где переработку возьмёт на себя настоящая космическая колония численностью не менее 10 тыс. человек. Время пребывания поселения в космосе специалисты оценили как неограниченное. Концептуальная проработка проекта была выполнена на высоком уровне и не утратила актуальности сегодня.
В связи с этим НАСА провело теоретическое исследование проблемы неограниченного по времени пребывания космического аппарата с десятком тысяч людей на борту в околоземном или прилунном пространстве. Целью была подготовка к созданию крупных орбитальных станций, занимающихся в том числе переработкой астероидного материала. Другой, не менее важной задачей могла стать колонизация Луны или иных районов Солнечной системы.
Звучит как НФ-история, но в середине 1970-х НАСА и впрямь серьёзно занялось проблемой. И мы не стали бы возвращаться к этой теме сегодня, если бы не усилившийся в последнее время интерес к тогдашнему докладу. Как ни странно, никакого иного капитального исследования на эту тему до сих пор нет. И, похоже, авторы написанной в 70-е работы очень глубоко вникли в поставленную задачу, по крайней мере им удалось избежать множества ошибок разработчиков «Биосферы-2».
Напомним: на Западе в 1990-х началась серия экспериментов, подобных «Биосфере-2», у которых был ряд менее масштабных советских аналогов вроде того же БИОС-3. Все они, как и более поздний «Марс-500», были призваны выявить различные медицинские, психологические и технические аспекты длительного пребывания человека в неестественной среде, напоминающей ту, что складывается во время дальних космических перелётов. При этом выяснилось, что ряд аспектов жизнеобеспечения человека в космосе в опробованном виде просто не может нормально функционировать длительное время в замкнутой среде, без подпитки извне.
В 1975-м НАСА надеялось спланировать основные параметры корабля для колонизации ближнего космоса, то есть о внешней подпитке речь не шла. В ходе исследования специалисты управления выяснили ряд нетривиальных вещей. Во-первых, уже тогда было ясно, что в невесомости все 10 тыс. обитателей вечно держать нельзя. Поэтому было решено сделать станцию вращающейся — для создания псевдогравитации. Во-вторых, обеспечение газового баланса рассматривалось как проблема №1, и ей было уделено особое внимание, с рядом необычных выводов. Наконец, пространство, необходимое для размещения 10 тыс. колонистов, было спланировано гораздо щедрее, чем в более поздних экспериментах, и сделали это не от широты американской души, а по вполне практическим соображениям.
user posted image
Американский проект (вверху) отличается от идей Циолковского и «Звезды КЭЦ» (внизу) в основном отражателем солнечного света, концентрирующим его на фотоэлементах станции, когда они в тени, и освещающим внутреннюю поверхность тора. (Илл. NASA, «ТМ».)

Материалы были выбраны, разумеется, несложные: алюминиевый сплав для внешней конструкции, ткани и пластики для внутреннего интерьера. Правда, в отношении последних было рекомендовано предпринять исследования по созданию таких полимеров, которые выглядели бы как «естественные материалы» — камень и дерево. Почему алюминий? Состав лунных пород, известный уже тогда, говорил о наличии на Луне больших запасов анортозита — минерала, содержащего алюминий. Чтобы не транспортировать бóльшую часть материалов с Земли, космическое поселение предлагалось разместить в точке L5, предельно близко к Луне. А добытый на ней анортозит перерабатывать прямо в строящейся колонии, после сооружения первого производственного модуля.
Материал же продиктовал и многие особенности конструкции: одна большая сфера сразу отпала, потому что герметизированный объем в этом случае оказался бы непропорционально большим. А ведь именно герметичные части колонии требовали бы стенок наибольшей прочности и массы. Весовая экономия также заставила снизить требования к атмосфере. Выяснилось, что для станции с большим внутренним объёмом масса атмосферы составит огромную часть общего веса — до 88 тыс. т. С опорой на имевшиеся тогда медицинские данные было рекомендовано снизить атмосферное давление до 0,5 атм, повысив содержание кислорода, углекислого газа и понизив — азота. В этом случае требовалось всего 44 т атмосферы, а главное — снижались прочностные требования к герметизированным отсекам, что позволяло уменьшить массу самой конструкции колонии до 150 тыс. т. В этом варианте собственно станция весила бы менее 200 тыс. т, что даёт 20 т веса на одного человека. Для сравнения следует отметить, что та же МКС имеет около 417 т массы на 6 космонавтов, то есть почти 70 т массы на человека. Одной из главных причин такого весового совершенства проекта 1975 года, кроме эффекта масштаба, назовём поддержание на МКС давления в 1 атм, вынуждающее иметь прочную и тяжёлую оболочку.
В 1975-м НАСА надеялось спланировать основные параметры корабля для колонизации ближнего космоса, то есть о внешней подпитке речь не шла. В ходе исследования специалисты управления выяснили ряд нетривиальных вещей. Во-первых, уже тогда было ясно, что в невесомости все 10 тыс. обитателей вечно держать нельзя. Поэтому было решено сделать станцию вращающейся — для создания псевдогравитации. Во-вторых, обеспечение газового баланса рассматривалось как проблема №1, и ей было уделено особое внимание, с рядом необычных выводов. Наконец, пространство, необходимое для размещения 10 тыс. колонистов, было спланировано гораздо щедрее, чем в более поздних экспериментах, и сделали это не от широты американской души, а по вполне практическим соображениям.
Материалы были выбраны, разумеется, несложные: алюминиевый сплав для внешней конструкции, ткани и пластики для внутреннего интерьера. Правда, в отношении последних было рекомендовано предпринять исследования по созданию таких полимеров, которые выглядели бы как «естественные материалы» — камень и дерево. Почему алюминий? Состав лунных пород, известный уже тогда, говорил о наличии на Луне больших запасов анортозита — минерала, содержащего алюминий. Чтобы не транспортировать бóльшую часть материалов с Земли, космическое поселение предлагалось разместить в точке L5, предельно близко к Луне. А добытый на ней анортозит перерабатывать прямо в строящейся колонии, после сооружения первого производственного модуля.
Материал же продиктовал и многие особенности конструкции: одна большая сфера сразу отпала, потому что герметизированный объем в этом случае оказался бы непропорционально большим. А ведь именно герметичные части колонии требовали бы стенок наибольшей прочности и массы. Весовая экономия также заставила снизить требования к атмосфере. Выяснилось, что для станции с большим внутренним объёмом масса атмосферы составит огромную часть общего веса — до 88 тыс. т. С опорой на имевшиеся тогда медицинские данные было рекомендовано снизить атмосферное давление до 0,5 атм, повысив содержание кислорода, углекислого газа и понизив — азота. В этом случае требовалось всего 44 т атмосферы, а главное — снижались прочностные требования к герметизированным отсекам, что позволяло уменьшить массу самой конструкции колонии до 150 тыс. т. В этом варианте собственно станция весила бы менее 200 тыс. т, что даёт 20 т веса на одного человека. Для сравнения следует отметить, что та же МКС имеет около 417 т массы на 6 космонавтов, то есть почти 70 т массы на человека. Одной из главных причин такого весового совершенства проекта 1975 года, кроме эффекта масштаба, назовём поддержание на МКС давления в 1 атм, вынуждающее иметь прочную и тяжёлую оболочку.
Уже тогда было ясно, что, помимо мочекаменной болезни и известных трудностей у женщин, невесомость вызывает ряд заболеваний, из которых мышечная дистрофия не самое большое зло. Значит, корабль должен вращаться. Но лишь по его краям будет существовать аналог тяготения, центральные же области останутся без псевдогравитации. Следовательно, сферическая и цилиндрическая формы корабля неприемлемы: слишком много места нельзя использовать полноценно. Главное: сферический герметизированный корабль должен иметь огромную площадь прочных и тяжёлых стенок, способных выдержать давление атмосферы. Идеальной формой корабля должен быть тор (или гантеля), с двумя большим сферическими модулями, соединенными тонкой перемычкой. При этом вскрылась неожиданная проблема: такой тор должен быть очень и очень большим, диаметром до 1,8 км (для 10 тыс. жителей). Гантеля, впрочем, была бы ещё больше, поэтому выбор остановили на торе.
Это вытекало из серьёзных требований к внутреннему пространству, заложенному разработчиками концепт-проекта: по мнению исследовательской группы, для обеспечения длительной (годы и более) психологической устойчивости колониста требовалось не менее 50 кв. м только жилья (!) и ещё по 15–17 кв. м герметизированных обеспечивающих площадей (энергетический блок и т. п.). Всего площадь герметизированного объёма станции оценивалась в 670 тыс. кв. м. Что интересно, давалась настойчивая рекомендация размещать гидропонные растения «интегрированно», внедряя их в общий пейзаж отдельными «пятнами». Дело было не только в заботе о психике экипажа: при неограниченном времени пребывания на орбите поломка тех или иных систем вентиляции рассматривалась как вполне вероятная. А значит, естественное восполнение кислорода и эвакуация углекислого газа становилась обязательной для устойчивого жизнеобеспечения.
Самое пристальное внимание уделялось защите от космической радиации. По мнению авторов работы, доза в 0,5 бэр в год является максимально допустимой для длительного пребывания людей и электроники на орбите. Поэтому активный вариант защиты придётся отвергнуть: магниты, создающие искусственное магнитное поле, съедят слишком много энергии. Магнитное поле для защиты от частиц с энергиями до 0,5 ГэВ потребует аппаратуры весом около 10 тыс. т. И всё равно доза облучения при этом превысит 20 бэр в год на человека. Нужная же по мощности защита будет очень тяжёлой и энергозатратной.
user posted image
Космическая колония в период постройки (вверху) и после герметизации и заселения (внизу). Огромное значение придано психологической комфортности: предусмотрены даже декоративные водоёмы и солнечное освещение через прозрачные крыши с алюминиевыми жалюзи.

Поэтому, как ни странно, была выбрана пассивная защита, с требуемой массой в 4,5 т на кв. м наружных стенок тора. Правда, в применении ко всей колонии это означает 9,9 млн т, что исключало доставку пассивного щита такой мощности с Земли. Однако, поскольку колония нацеливалась на разработку астероидов, оттуда же предполагалось доставить и материал щита. При этом сам щит был бы размещён вокруг тора без придания вращения, что, в свою очередь, означало необходимость зазора в 1–2 м между вращающимся тором и неподвижной защитой.
Сразу отметим: доза в 0,5 бэр в год, принятая разработчиками, очень низка. Даже современная транзисторная электроника может работать при в десятки раз большей годовой дозе радиации. По нынешним представлениям и нормам, космонавт (а также работник АЭС) в год без вреда может получать до 5 бэр, что десятикратно больше. Авторы и сами отмечают, что будущие исследования могут поднять дозу приемлемого излучения, и это не только сократит вес защиты, но и сможет вернуть актуальность её активному варианту. Особенно эффективными в этом случае они называют кольцевидные каналы (по периметру тора колонии) с плазмой, удерживаемой магнитами и поддерживаемой ими же в движении, для генерации магнитного поля, которое будет отталкивать частицы с энергией до 1 ГэВ. Разработчики также отметили, что если космической колонии такого рода предстояло бы совершать путешествия на значимые расстояния и с большими скоростями, то активная защита стала бы единственным возможным выходом: ведь барьер из астероидного материала, даже рассчитанный на ежегодное облучение космонавтов в 5 бэр, весил бы 990 тыс. т — впятеро больше самой колонии. А значит, передвигать его было бы практически невозможно — по крайней мере экономически.
Кстати, об экономике. Суммарная стоимость столь масштабной колонии должна была составить $190 млрд в ценах 1975 года. Поэтому период окупаемости достигался лишь через 28 лет непрерывного функционирования. И только потом намечалась прибыль. В сегодняшних деньгах это примерно равно американскому годовому военному бюджету. Правда, авторы исследования предлагали построить станцию примерно за десятилетие. Так что расходы на неё в случае реализации в наше время составили бы где-то одну десятую военных затрат США. Конечно, сомнительно, что какое-то государство в ближайшие столетия потратит десятую часть своего военного бюджета на космос. Поэтому для НАСА концепт космической колонии так и остался концептом.
Разумеется, планы Planetary Resources, по меньшей мере в первое время, не будут столь же масштабными. Однако без создания заводов, неизбежно требующих человеческого присутствия хотя бы для ремонта и наладки оборудования, в конечном счёте не обойтись. Надёжность работы роботизированной техники на внеземных планетных телах общеизвестна, достаточно вспомнить историю с «Хаябусой». Но даже если завод Planetary Resources будет намного меньше проекта 1975 года, основные решения для такого рода колонии в целом представляются очень близкими.
Словом, несмотря на древность проекта, он может стать существенным подспорьем для нового претендента на космические богатства.
PMEmail Poster
Top
Starboy
Отправлено: Ноя 30 2014, 14:21
Quote Post


Админ
***

Группа: Администраторы
Сообщений: 8423
Пользователь №: 1
Регистрация: 12-Ноября 14
Из: Ростов-на-Дону
Статус: Offline

Репутация: нет




https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%...%B8%D0%BA%D0%B8
Космические города-бублики

Космические поселения тороидальной формы (в просторечии «города-бублики») — один из наиболее ранних проектов орбитальных космических поселений, гипотетически осуществимый при условии дальнейшей реализации предполагаемых вариантов освоения космоса. Основная цель разработки — создать промежуточное звено для космических полётов, которое бы дало возможность осуществлять запуск космических кораблей непосредственно с орбиты и, таким образом, снизило затраты и значительно упростило освоение космоса.

Ранние проекты
Ещё в начале XX века К. Э. Циолковский создал теорию «эфирных поселений», то есть создания медленно вращающихся вокруг своей оси гигантских космических колоний в форме бубликов, где найдут пристанище многие тысячи человек. Однако общественное мнение тех лет было ещё не готово принять столь смелые концептуальные решения и во многом представляло теорию Циолковского утопией, поэтому развивал свою идею учёный, главным образом, лишь в виде набросков и эскизов. Первый детальный чертёж и соответствующий проект-обоснование космической станции в форме бублика, - совмещавшей в себе жилые модули, энергогенератор и астрономический обсерваторный модуль, - был создан австрийским учёным Германом Нордрунгом в 1928 году.
22 марта 1952 года в журнале «Collier's Weekly» вышла статья Вернера фон Брауна, — на тот момент ведущего специалиста американской космической программы, — которая называлась «Пересекая последнюю грань», в которой впервые от персоны такого ранга описывалась необходимость создания американцами космической станции. Статья была оформлена художником Чесли Боунстеллом, также стоявшим у истоков американской космической программы. Среди иллюстраций Бонстилла впервые был опубликован эскиз космической станции в виде бублика. Согласно идеям фон Брауна и Вилли Лея, в таких станциях люди бы жили и работали в помещениях, соединённых в один большой коридор. По словам Лея, станцию такой формы планировалось запустить на тысячекилометровую орбиту Земли.
user posted image Проект орбитального поселения, написанный фон Брауном для армии США в 1946 году.

Следуя фон Брауну, начальным экипажем планировалось запустить пятерых-шестерых человек, которые бы начали работы по монтажу модулей. Такая станция бы послужила промежуточным звеном для дальнейших космических путешествий. Следует заметить, что все эти идеи и проекты фон Браун и Лей, будучи ответственными за ход американской космической программы, разрабатывали ещё до первого полёта человека в космос. С подачи фон Брауна, проект космической станции в форме бублика был приоритетным направлением разработок НАСА до появления проекта Skylab в начале 60-х, который оттеснил проекты космических городов-бубликов на второй план.
В 1965 году в центральном научном издании Американского общества астронавтики было опубликовано предположение, что идеальной формой для будущих населённых космических станций[Прим. 1] был бы тор (в просторечии — бублик). Учёные установили, что если космическая станция такой формы вращается вокруг своей оси, то все её модули расположены в месте, где значение искусственной силы тяжести имеет наибольшую величину, и проблема создания искусственной гравитации представлялась уже во многом решённой
Один из известных вариантов разработал Джерард О'Нилл — создание колоний, для которых предлагается использовать два гигантских размеров цилиндра, заключённых в раму и вращающихся в разные стороны. Эти цилиндры вращаются вокруг собственной оси со скоростью около 0,53 оборота в минуту, за счёт чего в колонии создаётся привычная для человека сила тяжести.
В 1975 г. П. Паркер предложил проект создания колонии диаметром 100 м и длиной в 1 км, удалённой на расстояние около 400 тысяч км от Земли и Луны и рассчитанного на 10 000 человек. Вращение вокруг продольной оси со скоростью 1 оборота за 21 секунду создаст в нём близкую к земной гравитацию.
В 1977 году под редакцией научного сотрудника Исследовательского центра Эймса (НАСА) Ричарда Джонсона и профессора Чарльза Холброу из Университета Колгейта вышла работа «Космические поселения», где среди прочих выделялись и перспективные исследования поселений в форме тора (бублика), на которых, по мнению учёных, было возможно не только обитание людей, но даже организация технологических циклов и создание орбитального производственного объекта в форме тор.
В 1994 году под руководством д-ра Родни Гэлловэя при участии научных сотрудников и лаборантов Лаборатории Филлипса и Лаборатории Сандия, а также других исследовательских центров ВВС США и Космического исследовательского центра Аризонского университета, было составлено объёмное руководство для проектирования космических поселений в форме тора

Исследования и проекты современных учёных
Учёные из Стэнфордского университета предлагают конструкцию в виде тора — Стэнфордский тор — гигантских размеров бублик диаметром 1,6 км и толщиной 150 м, вращающийся вокруг невидимой оси для создания искусственной силы тяжести.
Автор энциклопедии космоса и астрономии и книг по современным космическим технологиям, научный сотрудник Университета Дрекселя Джозеф Анжело отмечает, что космические поселения в форме тора, смогут поддерживать нормальную жизнедеятельность около десяти тысяч человек каждое. Взяв за основу стэнфордский проект, Дж. Анжело описывает космический моногород — производственный объект, занимающийся переработкой полезных ископаемых, который являет собой объект в форме тора, составляющий приблизительно 1,6 км в окружности, жилые модули которого расположены на внутренней стороне тора; промзона, включающая в себя производственные помещения и площадки приземления космических летательных аппаратов, — будет расположена, соответственно, на внешней стороне тора. Для придания городу нормальной искусственной гравитации, сравнимой с гравитацией на Земле, тор будет постоянно вращаться. Менеджмент отходов рассчитан на то, что шлак, оставшийся при обработке руды, и сброшенный в окружающее пространство вокруг станции, создаст своего рода барьер, защищающий город от космического излучения и радиации

Критика
Несмотря на очевидные выгоды от строительства космических городов в форме бублика, существует и ряд существенных минусов. Возвращаясь обратно в 1960-е, следует упомянуть что более детальное исследование, проведённое той же группой учёных для Американского общества астронавтики ещё в 1960-е, показало, что «бублик» был далеко не идеальной формой для этой цели, ведь возможности космонавтики, как тогда так и сейчас, не позволяли развернуть в космосе строительство объектов таких размеров как стэнфордский тор, а для станций малого размера существовало гораздо больше конструктивных и технических сложностей. Прежде всего, при относительно малых размерах космической станции нагрузки на различные части тела человека были бы различны в разных местах станции. Кроме того, пространство, в котором создаётся искусственая сила тяжести, создаёт проблемы другого характера, а именно визуального восприятия обстановки. В качестве примера можно привести спиральную лестницу, которая ведет к центру «бублика». Вестибулярный аппарат человека не сможет распознать спиральность формы лестницы, потому что уровень каждой её ступени будет перпендикулярен силе тяжести и, несмотря на то, что вестибулярные ощущения будут такими же, как и во время восхождения по обыкновенной «земной» лестнице, за исключением очень небольшого снижения силы тяжести, которое будет ощущаться, когда человек движется вверх, а затем снова ступает вниз по лестнице. Тем не менее, ощущения от движения по такой лестнице будут довольно необычными для человека привыкшего к земной гравитации: Достаточно представить себе двух людей, которые идут навстречу друг-другу по такой спиралевидной лестнице, которые будут видеть друг-друга идущими вниз головой, вверх ногами (к оси лестницы)[6]. При этом, к этой проблеме уже в 1960-е годы нашли подход. Профессор В. Р. Лавлейс так описывает способ её решения: при том, что компоновка помещений должна вестись в непривычной проекции — в развертке криволинейных поверхностей в плоскость, перпендикулярную направлению искусственной силы тяжести, и с точки зрения изготовления и монтажа отдельных элементов «бублик» удобнее делать не кругом, а многогранником. При этом возникнет казус: А ведь в таком «бублике» человек будет ходить словно бы по кривому полу, и, по-видимому, психологически это обстоятельство будет не очень приятным, так же, как и обратное, когда кривой пол будет казаться горизонтальным. Перед архитектором встанет очень сложная и деликатная задача: смягчить эти неприятности, зрительно успокоить человека. Это можно сделать, если выбрать форму помещений так, чтобы не подчеркивались неправильные углы и отражения. При этом можно будет использовать для этой цели физические свойства материалов, различные приёмы освещения.
Однако создание больших космических городов представляет и другие, более насущные трудности, и, в частности:
метеорная опасность (риск попадания сближающегося с планетой астероида в околопланетную станцию на порядок выше риска его падения на планету, что наглядно и продемонстрировал Апофис, пройдя через околоземное пространство как раз в одной из зон возможных орбит околоземных станций-городов),
диверсионно-террористические риски (города бублики, по крайней мере, первых поколений получатся сравнительно хлипкими, тогда как, например, может оказаться относительно просто подвести к такому городу дрона-камикадзе с ядерным взрывным зарядом на борту и взорвать его),
космическая радиация (хотя это и технологически сравнительно несложная проблема),
военные риски — город-бублик довольно уязвим для атаки боевыми космическими кораблями и или боевыми космическими дронами (по крайней мере это актуально будет для первых городов-бубликов, — достаточного совершенное боевое защитное вооружение быстро изобрести не смогут.)
Хотя разведение на них пищевых продуктов вполне реально, вряд ли миллионы людей годами согласятся есть однообразную пищу, — возможности города-бублика по производству разнообразной пищи прямо пропорциональны его размерам и следовательно внутренней площади. Предполагается, что материалом для городов-бубликов станет сырьё, добытое на естественных телах Солнечной системы, а это значит, что всё равно придётся создавать хотя бы вахтовые поселения на планетах и их спутниках и астероидах. В целом же, проблема строительства космических колоний в космосе упирается в технологический проблемы современной и перспективной космической деятельности:
пока отсутствует надёжный и относительно дешёвый способ вывода грузов на орбиту (одним из вариантов решения мог бы стать космический лифт или одноступенчатые шаттлы с ЯРД, — одноступенчатый корабль с химическими ракетными двигателями невозможен);
не созданы системы защиты станций и людей от космической радиации;
в связи с нерешённостью проекта термоядерного синтеза пока нет необходимости, в частности, в освоении Луны с её залежами гелия-3. Другими словами, существует проблема окупаемости данных (слишком дорогостоящих) проектов;
не создана искусственная гравитация.
Пока эти задачи не решены, масштабное, серьёзное освоение Космоса не представляется возможным.

Строительство
Такие колонии по замыслу О’Нейла должны собираться постепенно, годами.
Источником сырья может стать Луна. Для этого на ней должна быть создана промышленность (см. Колонизация Луны). С помощью электромагнитной катапульты материалы выстреливались бы в точку Лагранжа системы Земля-Луна, откуда перемещались бы к строящейся колонии. Естественно, для работы в Космосе понадобятся специальные роботы. Возможен также вариант с генетической модификацией человека для приспособления его к условиям жизни в космосе.

PMEmail Poster
Top
Starboy
Отправлено: Дек 6 2014, 14:27
Quote Post


Админ
***

Группа: Администраторы
Сообщений: 8423
Пользователь №: 1
Регистрация: 12-Ноября 14
Из: Ростов-на-Дону
Статус: Offline

Репутация: нет




КОСМИЧЕСКИЕ ПОСЕЛЕНИЯ
(реферат статьи О'Нейла, "Наука и жизнь", №5, 1976 г.)
http://path-2.narod.ru/02/03/kp_on.htm
PMEmail Poster
Top
Starboy
Отправлено: Июн 16 2015, 21:53
Quote Post


Админ
***

Группа: Администраторы
Сообщений: 8423
Пользователь №: 1
Регистрация: 12-Ноября 14
Из: Ростов-на-Дону
Статус: Offline

Репутация: нет




Сможем ли мы когда-нибудь построить мир-кольцо?
http://hi-news.ru/space/smozhem-li-my-kogd...-mir-kolco.html

Огромные плавучие сооружения, использующие энергию звезд, могут стать домом для человечества. Правда, их постройка будет невероятной задачей. Гигантские кольцевые миры, вращающиеся вокруг далеких звезд, стали знаковыми для научной фантастики. Их чистые пейзажи, заключенные в тонкие кольцевые структуры, волнуют наше воображение. Мир-кольцо стал общим мотивом, будущей базой для человечества.
«Это все ерунда, конечно», — говорит отставной профессор Фримен Дайсон. Именно Дайсон популяризировал идею этих мегаструктур; в конечном счете они стали известны как сферы Дайсона. Дайсон, в свою очередь, «позаимствовал идею» у писателя-фантаста Олафа Стэплдона, его новеллы «Создатель звезд» 1937 года, в которой путешествующий землянин сталкивается с подобными мегаструктурами, которые поглощают энергию ближайших звезд. Хотя Дайсон видел в этих сферах своеобразные оболочки орбитальных структур, чтобы поглощать максимальное количество энергии звезды, писатели-фантасты допускают возможность обитаемых сфер, накрывающих звезду.
Через десять лет после выхода статьи Дайсона о таких структурах в редакции журнала Science от 1960 года Ларри Нивен решил использовать экваториальное кольцо как сферу Дайсона в качестве основы для своего романа «Мир-кольцо».
Миры-кольца с тех пор отличились и в серии видеоигр Halo, в фильме «Элизиум» 2013 года и романе «Культура» Иэна Бэнкса. В Halo они представляют собой гигантские искусственные миры, где люди имеют возможность жить на внутренней стороне кольца, тогда как внешнюю сторону защищает крепкая оболочка. В «Элизиуме» Нила Бломкампа, тем временем, мир-кольцо вращается вокруг Земли и больше напоминает космическую станцию. Как построить такие кольца в реальном мире?
Как и в любой другой сфере, размер имеет значение. Мир-кольцо — это мегаструктура, и ее строительство потребует огромного количества материалов и энергии.

Сбор астероидов
Впрочем, есть места, где этот материал в изобилии. Пояс Койпера — это регион Солнечной системы, который простирается примерно на 2,97 миллиарда километров за пределы орбиты Нептуна. Он заполнен астероидоподобными телами, которые могут стать идеальным источником для сырья.
Писатель-фантаст и бывший астроном Аластер Рейнольдс считает, что «в поясе Койпера достаточно материала, чтобы построить что угодно. Мы могли бы поглотить все мелкие астероиды, отфильтровать летучие материалы, оставить чистый камень и построить из него невероятные структуры».
Астроном Кэти Мак не соглашается с ним. Она говорит: «Пояс Койпера довольно диффузный, и вам придется собрать и разобрать довольно много тел, чтобы насобирать нужное количество материала».
Если — и это большое если — у общества будущего хватит времени и возможностей собрать и транспортировать материал из пояса Койпера на необходимую орбиту, сырья на строительство мира-кольца вполне хватит. Тем не менее остается вопрос, будет ли вложение такого количества времени и ресурсов оправданным.
Мир-кольцо также должен поддерживать некоторую форму гравитации; в противном случае все, включая атмосферу, необходимую для жизни, уплывет прочь в глубокий космос. Наиболее распространенным способом создания искусственной силы тяжести остается выработка центробежной силы при вращении. Однако заставить такой массивный объект вращаться с необходимой скоростью будет колоссальной задачей.
Вращательные силы должны быть равномерно распределены, иначе структура может разорвать себя на части. К счастью, в космосе нет трения, и вращение с нужной скоростью не будет замедляться.
Чем больше диаметр мира-кольца, тем больше сил будет воздействовать на вращающуюся структуру. По мнению Мак, сила этих поперечных сил, действующих на кольцо, будет зависеть от того, «как близко вы находитесь к звезде и сколько вам нужно гравитации».

Неведомая мощь
Если предположить, что мир-кольцо будет обладать таким же диаметром, что и орбита Земли (примерно 300 миллионов километров), и требовать силы тяжести в 1G, он должен будет вращаться со скоростью примерно 1,9 млн километров в час. Воздействующие на него силы будут такими мощными, что, по мнению Мак, «нам придется найти новый способ связывать атомы воедино».
«Когда вы строите небольшую космическую станцию, у вас уже проблемы с силами, — объясняет Рейнольдс. — А теперь представьте, что вы строите что-то размером с Солнечную систему».
Одно из теоретических решений этой технической задачи может скрываться в какой-нибудь из форм пьезоэлектричества. Проще говоря, материал может быть искусственно усилен за счет пропущенного через него электричества.
Однако, учитывая размер кольца и необходимой ему энергии, эффективность этого колоссального предприятия снова начинает вызывать сомнения. Энергию придется равномерно распределять по всей структуре, при этом сведя риск катастрофического сбоя питания до нуля.
Окончательной проблемой будет поддержание кольцевого мира на стабильной орбите вокруг звезды. Рейнольдс вспоминает, что вскоре после того, как был опубликован «Мир-кольцо» Ларри Нивена, «фанаты подсчитали, что если мир-кольцо немного сместится ближе к звезде, равновесие будет нарушено, структура начнет дрейфовать и в конце концов взорвется».
Нивен озаботился этим в более поздних романах «Мира-кольца», прикрепив ракеты к внешним краям структуры, которые постоянно стабилизировали бы ее положение и обеспечивали ее центровку относительно звезды.
Если предположить, что общество будущего будет обладать масштабными техническими возможностями для строительства мира-кольца, решат вопрос с укреплением структуры и поддержанием ее орбитальной стабильности, что с ней будут делать дальше?
романе «Культура» орбитальные станции использовались как большие жилища, тогда как в серии Halo они были устройствами судного дня, предназначенными для детонации и уничтожения опасной инфекции. Дайсон видел в своих сферах средство для максимального сбора энергии звезды, а не как альтернативу терраформированию, чтобы сделать их пригодными для людей.
Мак говорит: «Мы могли бы создать мир-кольцо, чтобы не терраформировать уже существующие миры». Однако она считает, что это решение может быть не самым эффективным. Ученый полагает, что «любое общество, которое с легкостью может построить сооружение вроде мира-кольца, может с легкостью найти каменистую планету и терраформировать ее на свое усмотрение».
Хотя технология терраформирования отличается от тех, что необходимы для строительства орбитального кольца, уровень общего технического прогресса будет примерно одинаковым. С другой стороны, при всем своем теоретическом великолепии, миры-кольца остаются научно недоступными и неэффективными примерами звездной инженерии.
PMEmail Poster
Top
0 Пользователей читают эту тему (0 Гостей и 0 Скрытых Пользователей)
0 Пользователей:

Topic Options Reply to this topicStart new topicStart Poll


 


Мобильная версия