Подробнее
Космический корабль из астероида. Так ли это невероятно? Можем ли мы создать его в ближайшие годы? Давайте поразмыслим. В предыдущем посте я описывал ряд проблем, с которыми может столкнуться человек в корабле. Метеориты, перегрузки, радиация. Частично это решается астероидом. Но не будем забегать вперед. Человечество готово вырваться за пределы обитаемой системы. Не обязательно, что мы заселили все планеты. Для этого достаточно Марса. Что нужно для межзвездного полета? Запас еды и воды. Ремонтная база (полет будет продолжительным) Медицинское обслуживание. Возможно придется жить не одному поколению людей на корабле. Мощная силовая установка. И не маловажная вещь- искусственное притяжение. Колоссальный по стоимости и затратам ресурсов проект. Нужно строить орбитальные верфи. Поднимать на орбиту материалы. Такие как железо, алюминий, композитные материалы, пластики и многое другое. Величина корабля так же должна быть немалой. Все же разместить нужно много чего. Эдакий колониальный корабль. Что то типа этого: Я не большой любитель анимэ. Но такая идея мне пришлась по душе. К слову это из "Макрос Фронтир" Большой, даже огромный корабль. Полностью самодостаточный. Вмещающий сотни, а может и тысячи людей. Имеющий свои лаборатории, производства и экосистему. Все же это чересчур далекое будущее. А пока мы стоим перед выбором. Потратить десятилетия на постройку корабля с ноля. Или использовать готовую конструкцию. Повторюсь, мы как минимум обживаем Марс. А совсем рядом с ним есть подарок для человечества. Пояс астероидов. Вопреки расхожему мнению. Там не только мелкие камушки и пыль, а крупные и очень крупные. Есть четыре крупных объекта. Церера, Паллада, Веста и Гигея. Их средний диаметр составляет 400 километров. А Церера является карликовой планетой в главном поясе и имеет диаметр свыше 950 км. Многие так же считают эту область очень плотной. Насыщенной астероидами. Что не верно. Пояс довольно рассеян. Пришло время выбрать наш корабль. Естественно Церера нам не подходит. Слишком массивная. Затраты топлива на разгон и торможение будут через чур велики. Сколько нужно рабочего места? Объем среднего пятиэтажного дома на 4 подъезда, примерно равен 8 тысячам кубометров. Это шар в диаметре около 20 метров. Но этого будет мало. Значит 20 метрового астероида мало. Возьмем в десяток километров. Да еще и астероид выберем не каменный. А с вкраплениями металлов, воды. Предположительно такие существуют. Начинаем работу. Порода, получаемая при выборке ниши, идет на обогащение, переплавку и обратно на строительство. Слишком глубоко бурить не нужно. Стометровой толщины будет вполне достаточно. Строительство продолжается. В задней части врывают двигатели, баки и возможно заводы по производству топлива. Прокладывают технологические тоннели. Пускают поезда. А в самом сердце монтируют термоядерный реактор (или более современный) Астероид не идеальной формы. А нам нужны маневровые двигатели. Что можно придумать? А почему не сделать небольшие космические буксиры. Они будут связаны с астероидом сверхпрочными тросами и при необходимости, стартуя с поверхности, будут корректировать курс. Если пойти еще дальше. Почему не использовать их и как дополнительные разгонные модули, на первом этапе. Так все же, зачем такой большой? Но это от части и колониальный корабль. Предположим, что он донесет людей до необходимой планеты за каких то 10-15 лет. А чем заниматься людям? Дрыхнуть в криокамерах? Есть идея лучше. Почему бы им не продолжить работать на астероиде. Проводить опыты, разведку его недр. Постройку или модернизацию, с учетом новых открытий, отсеков. Увеличение галерей с растениями. Увеличение жилого пространства. Производство посадочных модулей прямо на борту. Запасных частей, топлива и многого другого. Зачем тратить на это время вне полета. Да и с людскими ресурсами- все в порядке. Обеспечены работой и на корабле и на перспективной колониальной базе. Также его величина поможет с искусственной силой притяжения. Раскрутим слегка наш шарик. И вуаля, 0.8-1 д создадим без особых проблем. Но это все довольно футуристические картины на сегодня. Более правдоподобным выглядит еще один проект. Создание искусственного астероида и использование его в качестве такси Марс-Земля-Марс. Вот такой вот вид он должен был иметь: 1. Жилой отсек. 2. Силовой туннель. 3. Узел вращения. 4. Радиатор. 5. Биозащита. 6. Реактор. 7. Порт 8. Челнок. Суть проекта заключалась в следующем: За основу принята идея космического такси, которое летает по стабильной орбите вокруг Солнца переодически сближаясь с Землей и Марсом подобно астероидам (Дорога на Марс: С Голубой планеты на Красную). Требования к кораблю типа "Астероид": 1. Стабильная околосолнечная орбита (как у астероидов; 2. Периодическое пересечение орбиты Земли в то момент когда рядом находится Земля; 3. Обеспечение искусственной силы тяжести; 4. Высокая степень противорадиационной защиты; 5. Комфорт; 6. Вместимость. Первые два условия обеспечиваются при запуске "Астероида" на стабильную орбиту вокруг Солнца. Остальные определяются конструкцией. На самом деле "искусственный астероид" это достаточно вместительный корабль с толстой противорадиационной защитой созданный с использованием космических ресурсов. Для определенности рассмотрим использование лунных материалов. На Луне можно добыть металлы: №, Т\, Ре, А1 и реголит, как сыпучий материал. Возможно есть запасы воды. "Астероид" может иметь следующее устройство. Два шара радиусом 10 м и эффективной толщиной стенок, например от 10 см до 1 м, расположенные на концах длинного (100 м) тоннеля и вращающиеся вокруг центра масс. По сравнению с цилиндром или тором, модель “гантели" выбрана из соображений экономии. Сферически симметричная противорадиационная защита имеет меньшую массу при максимальном внутреннем объеме. Для лучшей микрометеоритной и радиационной защиты стенки сделаны многослойными. При толщине стенок в 10 см из железоникелевого сплава масса каждого шара без внутренней начинки порядка 1000 т. Плотность радиационной защиты в этом случае 80 г/см2. Но это не предел. Полная масса корабля порядка 2500 т Общий для двух шаров свободный объем 8000 м3 или примерно 80 трехкомнатных квартир или 4 подъезда пятиэтажного дома. Линейные размеры: длина вдоль оси порядка 200 м, радиус вращения порядка 120 м. Сравнение с МКС, с самым большим космическим сооружением в настоящее время. Масса примерно 120 т, длина порядка 47 м, свободный объем свыше 400 м3. Сферы соединяются герметичным тоннелем, в котором перемещается лифт. Перпендикулярно тоннелю вдоль оси вращения расположены платформа со стыковочными узлами для малых космических кораблей и на противоположном конце ядерный реактор с радиаторами охлаждения и теневой защитой. Примерный вид строящегося корабля показан на рис.1. Разогнать это сооружение нужно только один раз. Потом достаточно просто корректировать орбиту. Для проекта марсианского такси понадобиться два (четыре) таких "астероида", летающие между орбитами Земли и Марса в противофазе. Преимущества по сравнению с естественным астероидом. Летит туда куда нужно, эффективно используется внутренний объем, имеет минимальную массу, есть возможность отправить его на любую другую траекторию, и внутри создается искусственная сила тяжести в 1д. { «?-5м[ 1 \ <3 п ы Юм Технология изготовления После того как на Луне будет создана производственная база и начата добыча полезных ископаемых возможно изготовление "искусственного астероида". В начале из лунных минералов выплавляется титан, алюминий и отливаются основные детали конструкции. Переработка минералов производится путем плавления в основном самородочных металлов (железо, никель, титан и другие тугоплавкие элементы) с помощью индукционной печи, питаемой от ядерного реактора. Способ получения алюминия зависит от химического состава минералов и пока не обсуждается. Из выплавленных металлов путем прокатки или иным способом изготовляются профилированные детали, например швеллера 50x20 мм. Прокатываются пластины из алюминия, различной толщины. Понятно, что для таких работ на Луне должен быть развернут мини завод. Строительство такого рода производств следует ожидать после завершения начального этапа освоения Луны. Сборка ферм и каркасов ведется путем сварки в вакууме профилированных деталей плазменным лучом и газовой сваркой. После сборки детали каркаса с помощью взлетной платформы доставляется на орбиту Луны. Это можно сделать, поскольку масса каркасных изделий относительно не велика. Так каркас сферы с шагом колец 15 градусов из указанных выше алюминиевых профилей будет иметь массу порядка 20 т. Хотя можно и все собирать на орбите Луны, но это может быть не очень оптимально и более трудоемко. В принципе имеется возможность все самые сложные детали доставлять с Земли и первоначальную сборку корпуса осуществить на орбите Земли. Каркас покрывается первым слоем тонких алюминиевых пластин. Толщина пластин порядка 1 см, это первый герметичный корпус. Масса порядка 30 т. Контроль сварки осуществляется с помощью рентгена. Внутри можно разметить как минимум шесть жилых этажей с высотой потолка 2.5 м. и два технических этажа. В центре находится лифт. Примерная компоновка сферы показана на рис.2. Один или больше и этажей выделен под оранжерею. Площадь помещения для оранжереи может быть свыше 200 м2, что при наличии стеллажей для размещения растений позволит обеспечить растительной пищей как минимум 20 - 30 человек (на одного человека нужно 40 м2 оранжереии для полноценного обеспечения). Напомню, что таких сфер в составе корабля будет две и этажей под оранжерею может быть выделено больше одиного. На межэтажные перегородки потребуется примерно 10-15 т алюминиевых конструкций. С учетом поперечных перегородок и лифтовой тоннеля общая масса корпуса сферы будет порядка 100 т. Если к тому времени будут созданы носители типа “Вулкан", то возможна сборка сферы на Земле и выведение на орбиту целиком. Однако потребуется доставка этой сферы на орбиту Луны, что в целом может сделать все мероприятие более дорогостоящим, чем изготовление сферы на Луне. Затем готовятся противорадиационные плиты. Их делают из реголита путем прессования с добавлением вяжущего наполнителя. В качестве вяжущего наполнителя может быть использована вода, если таковую найдут на Луне. Тогда просто реголит смешивается с водой, в камере наполненной воздухом и помещается в тень с помощью раздвижного навеса. Вода замерзает, и плиты упаковывают в тончайшую светоотражающую пленку, чтоб не таяли на солнце, и доставляют на орбиту, где ими обклеивают корпус корабля. Для лучших механических качеств и экономии воды возможно в воду придется добавлять некий латекс или композит. Плиты можно изготовить путем спекания. Спекать небольшие плиты можно даже в фокусе параболического зеркала. Размеры плит: площадь -1 м2, а толщина - 10 -15 см. Масса 300 - 400 кг. На Луне они будут весить от 50 до 70 кг. Значит их можно будет перемещать как вручную (два космонавта), но и с помощью простых механизмов. Доставка легких грузов в частности плиток на орбиту Луны осуществляется с помощью электромагнитной катапульты. Скорее всего, противорадиационных слоев будет несколько. Реголитово-ледяной слой чередуется с оболочкой из алюминия, железоникелевого сплава или титана. Реголит пористый материал и по идее адсорбирует много воды, поэтому такие плитки насыщенные водой (льдом эффективно поглощают протоны. Для теплоизоляции (солнечный нагрев) возможно придется прокладывать слои прокладками из экранно-вакуумной изоляции. В качестве такой теплоизоляции изоляции сгодится даже вата получаемая из лунного базальта. Толщина противорадиационного покрытия ограничивается только энергетическими возможностями разгонных блоков, с помощью который корабль отправляется на околосолнечную орбиту. Так при толщине покрытия в 1 м и плотности порядка 2500 кг/мЗ (как у легкого бетона) масса радиационного покрытия составит уже примерно 10 тысяч т, а полная масса “астероида" возрастет свыше 20000 т. Для сравнения подобную массу имеет каменный астероид диаметром всего 12 м. или железоникелевый астероид диаметром 9 м. Для вывода “астероида" на околосолнечную орбиту потребуется набрать где-то порядка 3 км/с дополнительной скорости. Это можно сделать с помощью специального буксира, который потом отстыковывается и возвращается обратно. Для обеспечения комфортных условий жилые помещения обруются системой жизнеобеспечения замкнутого или полузамкнутого типа. Реактор вынесен в сторону на продольной ферме. На ферме перед реактором размещены радиаторы охлаждения. Здесь же возможно размещение дополнительных отсеков с техническими системами или размещение дополнительных внешних оранжерей. Оба шара вращаются с такой скоростью, чтобы обеспечить достаточную силу тяжести. Хотя возможно для подготовки колонистов к марсианской тяжести скорость вращения будет уменьшена и ускорение будет выставлено порядка 0.3 -0.5 д. Тогда потребуется скорость вращения примерно 1 - 2 оборота в минуту. Важным моментом является обеспечение механической жесткости тоннеля, соединяющего вращающиеся шары. Здесь можно использовать стальные канаты-струны или детали из титана. Центробежные силы - одна из причин, почему может потребоваться уменьшение силы тяжести. Узел вращения сделан на основе магнитной подвеске, чтобы исключить трение. В узле вращение сделана шлюзовая камера, через которую космонавты проходят во внутрь корабля. Принципиально ничто не мешает собрать четырехэлементный "астероид". Как уже отмечалось выше собирать огромный тор скорее всего будет не рентабельно из-за огромной массы радиационной защиты. На борту корабля типа "астероид" сразу от 50 до 500 человек сможет путешествовать от Земли к Марсу и обратно. С постройкой таких кораблей станет возможной практическая колонизация Марса.
Интересный космос,Всё самое интересное,интересное, познавательное,,разное,длинопост
Еще на тему
2) сейчас космос за раз закидывают порядка 10 тонн максимум, чтобы поднять материал для твоего астероида, потребуется 250 пусков ракет, из которых не факт что все с первого раза взлетят.
2) если на ГСО сразу, то да 10, но зачем сразу на ГСО? выводим по 50 тонн (по шарику) на 250 км + бак с топливом, всё собираем в течении пары лет, поддерживаем на орбите, используем вместо МКС так сказать, допиливаем до кондиции, и уаля - у нас есть полноценная обритальная станция-лаборатория-гостиница, для изучения луны или полета на марс. крутотенечка. в принципе это возможно, но на современном уровне развития - нафига? что дальше то?
плавленый мусор хотя бы для каркаса, а не доставлять материалы с земли, или тем паче с луны?