Финский ученый рассчитал реальный срок строительства обитаемого мегаспутника на орбите Цереры — Naked Science
18 минут
Василий Парфенов
1

Финский ученый рассчитал реальный срок строительства обитаемого мегаспутника на орбите Цереры

5.1

Похоже, что человечество совсем близко подошло к тому моменту, когда сможет выпрыгнуть из своей астрономической колыбели и начать экспансию в космосе. По крайней мере, это вполне возможно при современном уровне развития науки и техники. А первая полноценная внеземная колония может появиться в течение трех десятилетий, причем не на Луне или Марсе, а около карликовой планеты Цереры.

Снимок карликовой планеты Церера, сделанный исследовательским зондом Dawn. Карликовая планета — отличный источник ресурсов, к тому же не создающий проблем своей массой или атмосферой. Колониям на Марсе или Луне постоянно придется мириться с колоссальными затратами на вылет из «гравитационного колодца». Но есть проблема: для полета к Церере требуется чуть больше энергии, чем до Красной планеты / ©NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA

К такому выводу пришел финский астрофизик, астробиолог и изобретатель Пекка Янхунен (Pekka Janhunen). Свои умозаключения он подробно описал в статье, опубликованной на портале arXiv.org. Пекка работает в Финском метеорологическом институте, Университете Тарту (Эстония) и финской компании по производству компактных спутниковых платформ Aurora Propulsion Technologies. Он считает, что Церера — практически идеальный кандидат на звание первого рубежа человечества в ходе колонизации Солнечной системы.

Безусловно, фанаты сериала «Пространство» (и книг, на которых он основан) тут могут обрадоваться — аналогичным образом происходило освоение космоса во вселенной этого произведения. Однако если в фантастике люди прорыли сеть туннелей под поверхностью Цереры и раскрутили ее, чтобы сымитировать центробежной силой гравитацию, то Пекка предлагает более разумный вариант. Количество энергии для ускорения вращения карликовой планеты слишком велико, чтобы такую операцию провернуть. К тому же, придется спекать всю поверхность, дабы вещество с нее попросту не разлетелось в космос.

Почему именно Церера

Финский ученый считает, что гораздо практичнее было бы воспользоваться Церерой, как источником материалов для строительства орбитальной базы. Эта карликовая планета богата всем, что нужно человечеству: водой, азотом, углеводородами и железом. Вода требуется для жизни сама по себе, а еще из нее можно получить кислород (для дыхания и в качестве окислителя ракетного топлива) и водород (топливо). Азот — газ, которым дополняется кислород при создании атмосферы, а к тому же на его основе производятся удобрения. Ну а углеводороды с железом послужат строительными материалами.

Благодаря малой силе тяжести на поверхности Цереры, подъем грузов с нее требует малых затрат энергии. Более того, ускорение свободного падения, составляющее всего 3% от земного, делает совершенно реальной постройку орбитального лифта с применением сегодняшних материалов и технологий. Основываясь на известных данных о карликовой планете и ряде научных работ по поводу реалистичных технологий космического производства, Пекка даже приходит к заключению, что на Церере не понадобится разворачивать какое-либо сложное производство. Разве что первичную очистку руды, например — все остальные манипуляции с материалами выгоднее будет проводить прямо на орбите.

По проекту финского ученого, с высоты в 1024 километра, где заканчивается космический лифт, грузы должны доставляться на орбиту в 100000 километров. Но столь большая разница в пройденных расстояниях не должна никого смущать: благодаря все той же низкой гравитации Цереры, на дальнейший подъем потребуется всего 20 метров в секунду приращения скорости. Ну а необходимую энергию для подъема смогут вырабатывать огромные солнечные батареи на противовесах космического лифта.

Что строим

Исполинская конструкция на орбите карликовой планеты будет состоять из типовых цилиндрических модулей. Внешние «бочки» — неподвижные, выполняют роль противометеоритной и радиационной защиты. «Крышки» на их торцах оснащены окнами для пропускания солнечного света и магнитные подшипники для внутренних цилиндров посередине. Самое интересное — за ними.

В каждой «бочке» на одной оси находятся два внутренних цилиндра диаметром в километр и длиной пять. Для компенсации всех возможных возмущений они вращаются в противоположные стороны. На их торцах, помимо системы двигателей, размещены зеркала, на которые падает проходящий сквозь окна в защите свет. Внутри эти вращающиеся цилиндры двухъярусные.

На обратной стороне внешней стенки находится первый обитаемый слой — сельский. Его поверхность устлана полутораметровым слоем плодородного грунта, на котором могут расти деревья и сельскохозяйственные культуры. Сила тяжести здесь создается на уровне земной и сюда же отражают свет зеркала в торцах конструкции. В пятидесяти метрах ближе к оси вращения находится городской уровень. Большая часть людей живет и работает именно тут, где сила тяжести уже 0,81 земной.

Пекка кропотливо проработал множество прочих тонкостей: вопрос выработки энергии, экономии ресурсов и что делать, если Церера окажется не столь богата нужными соединениями. Детализация плана поражает.

Таких «бочек» с двумя обитаемыми цилиндрами внутри может быть очень много — десятки или даже сотни. Они объединяются в мегаконструкцию, похожую со стороны на исполинскую двухстороннюю пудреницу. «Крышки» — это зеркала, концентрирующие солнечный свет на торцы обитаемых модулей. Более всего интригует время постройки такого фантастического сооружения: 22 года. Как подсчитал Янхунен, именно за такой срок, с момента прибытия подготовленной к работе экспедиции на Цереру, удастся собрать первый функционирующий цилиндр.

Сколько это будет стоить

Говоря о стоимости столь фантастического проекта, бесполезно пытаться подсчитать требуемую валюту. Это, как минимум, бессмысленно без понимания всей бизнес-модели начинания. Однако у физиков есть свое, гораздо более научное мерило — затраченная энергия. И, как ни странно, у финского визионера получились вполне реалистичные цифры. Чтобы поднять с поверхности Цереры килограмм груза на орбиту высотой 100000 километров потребуется всего около 134 килоджоулей энергии (с Земли на высоту 100 километров — не менее 11 мегаджоулей). Для простоты эксплуатации можно использовать паровые ракеты, набрав воды с поверхности и испаряя ее.

Отдельный вопрос: как получить материалы нужного качества для конструкции. По подсчетам финского ученого, на постройку одного цилиндра потребуется 484 тонны стали. Чтобы выплавить килограмм этого металла нужно 20 мегаджоулей — Пекка взял среднее значение между несколькими технологиями. Путем простой калькуляции можно подсчитать, что солнечных батарей МКС (максимальная мощность 120 киловатт) хватит, чтобы выполнить такую работу за три года. Иными словами — фантастики нет, было бы желание, цель и финансирование.

Есть ли шанс на воплощение

Безусловно, Янхунен не учел множества нюансов в своей статье — все-таки, в первую очередь он исследовал вопрос реалистичности постройки станции. Сложности поддержания биосферы внутри цилиндров, обеспечения строителей первичными ресурсами и налаживания транспортных коммуникаций с Землей ученый оставил для других работ. Однако даже в таком виде публикация финна заслуживает внимания, поскольку, на первый взгляд, в ней нет фундаментальных ошибок.

Идеи строительства колоний в космосе витают в самых разных умах давно, но сейчас они стали как никогда близки. Один из участников «новой космической гонки» — мультимиллиардер Джефф Безос — стремится именно к такому будущему. По его мнению человечество обязано начать жить на станциях, подобных описанной Янхуненом. Возможно, глава Blue Origin держит в уме примерно такую же картину. И мы увидим начало строительства базы около Цереры уже до середины XXI века. Во всяком случае, эта карликовая планета заслуживает внимания не только с научной точки зрения: уж слишком на ней много полезных для колонистов ресурсов, чтобы разбрасываться столь выгодными местами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
6 часов назад
5 минут
Илья Ведмеденко

Российские инженеры приступили к опытно-конструкторским работам в рамках проекта истребителя-перехватчика, получившего обозначение МиГ-41. В будущем самолет должен заменить МиГ-31 и дополнить Су-57 пятого поколения.

Вчера, 20:05
4 минуты
Илья Ведмеденко

Компания Dynetics провела успешные тесты перспективной воздушной системы X-61A Gremlins, предполагающей запуск БПЛА с борта самолета-носителя. Во время испытания беспилотник находился в непосредственной близости от C-130.

Вчера, 19:05
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

Вчера, 19:05
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

22 января
4 минуты
Ольга Иванова

Особенно это касается витаминов D и A, а также холестерина и незаменимых аминокислот. Все эти показатели у детей, которых кормили в соответствии с веганским меню, оказались значительно ниже, чем у малышей, придерживавшихся обычной диеты.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
2 недели назад
-
0
+
А потом цилиндры начнут воевать друг с другом за цилиндры...
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: