luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Космос — наш дом: что осталось решить ученым, чтобы поселить человека за пределами Земли



Уже несколько лет ведутся разработки по созданию первых прототипов космических орбитальных городов. Основная проблема для жизни в космосе — отсутствие земной гравитации — решена учеными-теоретиками, но пока все еще далека от практической реализации. И главными ограничителями по-прежнему являются деньги и мощности носителей. «Хайтек» изучил последние космические проекты в области создания орбитальных городов, трудности их реализации и кейсы будущего применения.

Космос для людей


Разделенные веками и тысячами километров цивилизации заселяли небо демиургами, героями и иногда красавицами. Над викингами в небесах парил Асгард — обитель богов, славных воинов и валькирий. Над Японией располагалась «равнина высокого неба» — синтоистская Такамагахара. Древнеиндийский эпос Махабхарата резервировал поднебесье для летающих городов с труднопроизносимыми названиями, населенных божествами. Воздушное пространство над христианами независимо от места проживания занимало Царство небесное с апостолом Петром у ворот рая. Над мусульманами — сад Джаннат с гуриями и безалкогольным нектаром.

Научные открытия и технологические прорывы последних веков поставили крест на доктрине «Земля для людей, небо для богов». Сегодня населенный людьми небесный город — не утопическая фантазия в духе летающего острова Джонатана Свифта, а подкрепленный теоретическими обоснованиями и практическими достижениями проект, который еще только будет реализован.



Разработка концепции орбитального города EFIR и поиск технологических решений, позволяющих обеспечить постоянное проживание в космосе нескольких десятков тысяч человек, ведутся уже несколько лет. И сейчас, если апеллировать к достижениям ученых по всему миру, можно сказать, что на пути к созданию космического города нет нерешаемых проблем. Есть нерешенные.

Без гравитации нет жизни

Главным требованием к искусственному космическому объекту, где человек мог бы находиться на постоянной основе, была и остается гравитация. Опыт МКС доказал, что длительное пребывание в состоянии невесомости крайне пагубно отражается и на физическом, и на психологическом состоянии организма. Чтобы перешагнуть грань между кратковременными визитами и полноценным проживанием в космическом пространстве, необходимо создать станцию с постоянной искусственной гравитацией, равной или хотя бы сопоставимой с земным притяжением.

В теории уже давно известно, как решить эту проблему: за счет центробежной силы. О космических поселениях будущего — вращающихся в космическом пространстве городах-бубликах — почти столетие назад писал Циолковский. Более серьезный научный базис под эту идею подвел пионер практического ракетостроения Вернер фон Браун. Все наиболее заметные проекты космических городов, разработанные за последние десятилетия — сфера Бернала, Стэнфордский тор, цилиндры О’Нила — основываются именно на вращении вокруг реальной или воображаемой оси, за счет которого создается постоянная центробежная сила, аналогичная земной гравитации.



Прототипы космических городов

В начале 21 века по заказу НАСА для МКС был создан модуль CAM (Centrifuge Accommodations Module — модуль центрифуг — «Хайтек»), предназначенный для экспериментальной отработки создания искусственной гравитации. Однако из-за трудностей с финансированием и логистикой на орбиту модуль так и не попал.

В 2016 году специалисты Института медико-биологических проблем РАН объявили о создании прототипа системы искусственной гравитации для МКС и анонсировали начало совместной с РКК «Энергия» деятельности по интеграции системы в перспективный надувной модуль, разрабатываемый для станции. Однако никаких данных о ходе реализации проекта с тех пор не поступало.

В январе 2011-го инженерами НАСА был представлен проект межпланетного корабля-станции Nautilus-X, оснащенного системой искусственной гравитации и предназначенного для длительного пребывания в космосе экипажа из шести человек. Несмотря на вполне адекватную расчетную стоимость проекта — $3,7 млрд, НАСА отложила его на полку. Агентство сконцентрировалось на удешевлении вывода грузов за пределы земной атмосферы. Тактически это более верное решение с учетом того, что Nautilus-X предполагается собирать на орбите из множества отдельных модулей.

Размер имеет значение

Центробежная теория строительства обитаемой космической станции хотя и выглядит наиболее реальной из существующих, но не лишена ограничений и недостатков. Во-первых, такая станция должна быть не просто большой, а очень большой. Дело в том, что при малом радиусе ускорение силы тяжести на разном расстоянии условного пола будет различаться. И если ниже пояса оно будет равняться g, а выше — 0,9 g, это приведет к полному рассинхрону вестибулярного аппарата обитателей станции. Чтобы избежать этого, минимальный диаметр космического бублика/цилиндра/диска должен исчисляться сотнями метров, а в идеале — километрами. Понятно, что ресурсов и технологий для создания космического объекта такого масштаба, равно как и мощности носителей для вывода в заданную точку его модулей, человечеству пока явно недостаточно.



Габариты создают для проектировщиков другую проблему: большому вращающемуся объекту будет чрезвычайно сложно целенаправленно перемещаться в космическом пространстве. Чем больше размер, тем больше масса, тем больше момент импульса, затрудняющий движение в заданном направлении. Эта проблема решается в проекте О’Нила: его космический город — это два одинаковых цилиндра, соединенных вдоль оси и вращающихся в разные стороны, за счет чего момент импульса обнуляется.

После устранения центробежных нестыковок остается еще ряд вопросов, которые необходимо решить:

* обеспечить энергетическую независимость станции;
* создать надежную защиту от метеоритов и радиации;
* добиться самообеспечения воздухом, водой и пищей.

Каждая из этих задач — серьезный вызов, но ни одна из них не выглядит нерешаемой.









Небеса обетованные

Первые космические города с искусственной гравитацией расположатся неподалеку от Земли и будут по аналогии с МКС использоваться для решения широкого спектра прикладных задач:

* создания и апробации новых технологий;
* наблюдения за космическими объектами;
* сборки и запуска межпланетных кораблей и зондов.

Со временем их функционал и ареал радикально расширятся.



Появятся города-фабрики, специализирующиеся на переработке полезных ископаемых, добытых на астероидах. Пит-стоп-станции, где будут проходить дозаправку, ремонт и дооснащение корабли дальних космических миссий. Колониальные армады, которые сначала доставят на осваиваемую планету грузы и персонал для создания стационарных баз, а затем обеспечат орбитальную поддержку поселений и сообщение с внешним миром.

Еще одна сфера, где искусственная гравитация будет иметь решающее значение, — космический туризм. Вполне вероятно, что уже через несколько десятилетий на booking.com можно будет заказать номер в пятизвездочном орбитальном отеле с экскурсией в открытый космос. В чуть более отдаленной перспективе появятся космические аналоги круизных лайнеров — многопалубные туристические корабли, курсирующие по Солнечной системе с заходом в космопорты Марса, Венеры и других планет.

Tags: космос
Subscribe

Posts from This Journal “космос” Tag

promo luckyea77 june 21, 2015 20:04 27
Buy for 10 tokens
В этой записи я буду давать ссылки на посты с лекциями и уроками в этом блоге: Учебные материалы и тесты: Дистанционное образование Правила дорожного движения 11 ресурсов для бесплатного образования Сайты для обучения программированию Игры, в которых нужно писать код: Grid Garden, Elevator…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments