• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.11.2018
Редакция Naked Science
9
8 511

Замена для МКС: гигантский «гриб» на орбите

3.4

Чем ближе намеченный срок вывода из эксплуатации Международной космической станции, тем активнее ведут разговоры об альтернативе ей. Предлагают самые разные варианты.

Космический корабль Гриб
©Wikipedia

Что ждет МКС

Международная космическая станция – одно из величайших достижений человечества. Совместный проект сплотил 14 стран мира: ведущую роль в реализации задуманного играли американцы, и большая часть модулей МКС принадлежит именно им. Международная космическая станция стала крупнейшей ОС из всех когда-либо созданных.

Ее предшественник – отечественный «Мир» – был в несколько раз меньше и заметно уступал по возможностям. Однако всему хорошему (как, впрочем, и плохому) рано или поздно приходит конец, и МКС в этом смысле не стала исключением. Уже в 2024 году ее планируют вывести из эксплуатации. Главная причина – высокая стоимость.

Каждый год NASA тратит на управление своим сегментом МКС примерно 3–4 млрд долларов. Это приблизительно половина всего бюджета, который выделили власти США на пилотируемые космические запуски. Ну а общая стоимость проекта МКС давно превысила 100 млрд долларов. 

Запущенный в 1971 году советский космический аппарат «Салют-1» стал первой в истории одномодульной орбитальной станцией. Создали ее по программе «Долговременная орбитальная станция». Основой аппарата был рабочий отсек: цилиндр малого диаметра. Американцы «подтянулись» чуть позже – свою первую орбитальную станцию «Скайлэб» они запустили в 1973 году. Примечательно также, что СССР первым создал многомодульную обитаемую орбитальную станцию «Мир» начали эксплуатировать в 1986 году. 

Но не все так однозначно, как кажется на первый взгляд. После 2024 года станцию могут передать в частные руки. К слову, еще в 2016 году частная компания Bigelow Aerospace установила на МКС экспериментальный жилой надувной модуль BEAM (Bigelow Expandable Activity Module). Такие структуры могут стать неотъемлемой частью станции. Bigelow Aerospace, кстати, предложила вариант своей собственной «надувной» орбитальной станции, но это пока только проект, и мы сейчас не будем на нем останавливаться. 

К слову, цена стала главной, но далеко не единственной причиной планируемого отказа от МКС. Все гораздо глубже: зачем вообще нужны такие станции? Американский профессор Роберт Парк заявил, что большая часть запланированных научных экспериментов не слишком важна для мировой науки. Ученый отмечает, что целью большинства научных исследований в космической лаборатории стало проведение их в условиях микрогравитации. А ведь все то же самое можно делать гораздо дешевле в условиях искусственной невесомости на нашей родной Земле. Это стоило бы в десятки и, вероятно, и в сотни раз дешевле экспериментов, проведенных на борту станции. 

Так в чем же смысл МКС? Прежде всего, проект показал, что ведущие страны мира готовы сотрудничать в решении невероятно технически сложных задач. Международную космическую станцию можно воспринимать и в другом свете – как первый шаг к жизни человека на орбите планеты. Имеется в виду не просто пребывание там астронавтов с целью выполнения научных миссий, а полноценная жизнь, какую мы ведем на Земле. 

Искусственная гравитация как спасение

Еще во второй половине XX века появились проекты, предполагающие создание настоящих городов на орбите. Можно, например, вспомнить «Остров» О’Нейла, «Сферу Бернала» или «Стэнфордский тор». Все они представляли собой гигантские орбитальные станции с искусственной гравитацией, рассчитанные на тысячи обитателей. Представлялось, что каждый из этих космических мегаполисов мог сам себя обеспечивать (что, конечно, очень важно в контексте «независимости» от Земли). 

Сейчас эти проекты кажутся мировому сообществу чересчур сложными, дорогими и даже по-своему наивными. Однако специалисты из вашингтонской компании DC United Space Structures Билл Кемп и Тед Мазейка так, судя по всему, не считают. Во всяком случае, их проекты явно созданы под влиянием «титанов» минувших лет. Эти эксперты предложили целое семейство станций: диаметр самой маленькой составит 30 м, а диаметр средней – 100 м. Именно с последним вариантом связаны наибольшие надежды. Во всяком случае, DC United Space Structures представила изображения этой станции и схемы ее внутреннего устройства.  По мнению американских ученых, чтобы защитить крупное космическое поселение от радиации, нужно применить пассивную защиту, вес которой составлял бы 4,5 т на два квадратных метра наружных стенок. Иными словами, общий вес такой защиты будет равен почти 10 млн тонн. Естественно, задача доставки на орбиту столь невероятного груза архисложна, и ее нельзя выполнить при нынешнем уровне технологического развития. 

Речь идет об огромном космическом «грибе», на фоне которого даже такой немаленький космический корабль, как «Спейс шаттл», покажется букашкой. Но, вообще, разработка DC United Space Structures – это, скорее, «компромисс» между МКС и гигантскими орбитальными городами. Диаметр космического «гриба» – 100 м, длина – 500 м. Международная космическая станция имеет более скромные размеры: ее длина немного превышает 100 м, а ширина – 50 м. Жилой объем перспективной станции составит 2,8 млн кубических метров, что примерно в 3 тыс. раз больше объема МКС. С другой стороны, например, со «Сферой Бернала» проект DC United Space Structures тоже сравнится не может, ведь ее диаметр, согласно задумке, должен был составлять немыслимые 16 км. А вместить такой город мог от 20 до 30 тыс. жителей. 

При всем при этом «гриб» унаследовал основную «фишку» старых проектов – искусственную гравитацию. Она будет создаваться при помощи вращения станции вокруг центральной оси. Скорость вращения составит 4,22 об/мин. При этом возникнет центробежная сила, позволяющая всем находящимся на борту станции избежать невесомости и чувствовать себя как дома. 

Роль концепции сложно переоценить. К невесомости, конечно, привыкнуть можно, но выполнять привычные действия будет намного тяжелее (а то и вовсе невозможно). Разогрев пищи, принятие душа, поход в туалет – все эти привычные землянам вещи не так-то просто сделать на борту МКС. А еще невесомость негативно воздействует на организм человека в целом. Один из самых неприятных эффектов невесомости – быстрая атрофия мышц с последующим снижением основных физических показателей организма. На Международной космической станции для решения этой проблемы используют специальные тренажеры, но, конечно, избежать таких трудностей вовсе было бы более предпочтительным. 

Добавим, что мы не очень много знаем о долгосрочных проблемах пребывания в невесомости. Многие советские космонавты и американские астронавты были в космосе. И по многу раз. Но они не жили там на протяжении долгих лет. А ведь проекты, подобные задуманному DC United Space Structures, подразумевают именно такой подход. «Если мы хотим оставаться в космосе дольше года, нам нужно сделать систему искусственной гравитации, или мы будем жертвовать людьми в этом процессе», – говорит Билл Кемп, основатель и генеральный директор United Space Structures. Предполагается, что станция диаметром 30 м позволит поддерживать гравитацию в 0,6 земной. Согласно расчетам, этого будет достаточно для нормальной жизни на борту в течение двух лет. «Направление вращения цилиндра не имеет значения, – говорит Кемп. – Скорость зависит от радиуса вращающегося объекта и гравитации, которая вам нужна: чем больше радиус, тем ниже скорость вращения». 

К условиям космического «гриба» все равно нужно будет привыкать, ведь искусственная гравитация имеет заметные отличия от ее «природного» аналога. Так, прогулка в направлении вращения станции будет похожа на спуск по склону и пол будет «уходить» из-под ног. Если идти в противоположном направлении, будет создаваться ощущение, что ты поднимаешься в горы. А вот при перпендикулярной вращению прогулке астронавту будет мерещиться, что он заваливается в сторону.

Технические особенности

Основной цилиндрический корпус орбитальной станции («ножка» «гриба») будет вращаться в одну сторону, а купол («шляпка») – в противоположную. Такая конструкция необходима для дальнейшего обустройства стыковочного модуля, который будет принимать космические корабли. Станция будет изготовлена с использованием композитных материалов, некоторые из которых только предстоит создать. 

У основания «гриба» будет находиться аппаратура для сбора космических ресурсов, которые содержат, например, кометы или астероиды. Затем – секция, где будет ожидать несколько космических кораблей, например, для полета к Луне или Марсу. На представленных DC United Space Structures изображениях космолеты имеют футуристический внешний вид: сейчас ничего подобного не существует. 

Далее – производственные помещения. Микрогравитация даст уникальные условия для производства, так что пользу от новой станции сложно будет переоценить. Не забыли создатели станции и о развлечениях. Ближе к «шляпке» гигантского «гриба» разместят отель, 3D-арену и другие места для забав. Скучать ни персоналу станции, ни туристам, очевидно, не придется. Наконец, самая большая часть станции – ее купол – будет служить местом выращивания пищи для экипажа, что чрезвычайно важно в рамках концепции самообеспечения. Кроме этого, именно в куполе будут находиться командный центр, аппаратура, необходимая для работы экипажа станции, и спасательный корабль, который в случае ЧП доставит людей обратно на Землю. 

Не стоит забывать и про научные исследования. Уникальные условия станции помогут лучше понять изменения климата, происходящие на Земле. Орбитальная станция также может стать площадкой для революционных исследований в области биологии и медицины. Впервые будут изучены по-настоящему долговременные последствия пребывания человека вне родной планеты. В общем, вариантов применения космического «гриба» великое множество. Правда, в отличие от «Острова» О’Нейла, «Сферы Бернала» или «Стэнфордского тора», его нельзя рассматривать как некий новый мир, где цивилизация нашла бы свое спасение в случае глобальной планетарной катастрофы. Все-таки масштабы задумки очень сильно отличаются. И зависимость перспективной орбитальной станции от Земли будет значительно выше.  Недавно представитель Британского межпланетного общества Джерри Стоун поведал о проекте, над которым сейчас работают в этой организации. Речь идет об огромном космическом городе – увеличенном аналоге МКС. По замыслу, космическая колония цилиндрической формы достигнет в диаметре чуть менее 6,5 км, а ее длина составит 32 км. На борту гигантской орбитальной станции смогут жить и работать тысячи человек. 

Когда именно планируется построить станцию? Никаких конкретных планов на этот счет нет. Строительство, по предварительным данным, займет около 30 лет: это в 3 раза дольше, чем было затрачено на постройку МКС. Да и предполагаемая цена проекта несоизмеримо выше – 300 млрд долларов. 

Но как именно будут создавать станцию DC United Space Structures? Согласно задумке, для этого используют специальных насекомоподобных роботов. У них будет множество «рук» для выполнения самых разнообразных задач на орбите. Сейчас именно таких устройств не существует, однако концепция орбитальных роботов-строителей используется уже много лет. Так, при создании МКС были использованы «Канадарм» и «Канадарм-2». Последний робот выполняет ключевую роль при сборке и обслуживании космической станции. Он перемещает оборудование и материалы в пределах МКС, помогает космонавтам работать в открытом космосе и обслуживает инструменты и другую полезную нагрузку, которые находятся на поверхности станции. Для изготовления роботов-строителей, как и станции-«гриба», планируют применить новейшие композитные материалы. 

Задача со многими неизвестными

Проект от DC United Space Structures является, по сути, лишь смелой инициативой. Неплохо проработанным дизайнерским проектом. Сами создатели отмечают, что у них пока нет возможности ответить на все технические вызовы. Не совсем понятно, как именно будет достигаться защита от радиации. Разработчики надеются, что соответствующие технологии создадут в будущем. А пока что этот вопрос остается открытым. Большой станции потребуется и хорошая защита от космической пыли и мусора, которого на орбите становится все больше. Чтобы было понятно, сейчас там примерно 17,8 тыс. относительно крупных объектов, размеры которых составляют 10 см. Если же говорить о мелких (размером от 1 мм), то их специалисты насчитывают более одного миллиарда. 

До последнего времени надежды российской космонавтики были связаны с перспективным модулем «Наука» для МКС. 24-тонный модуль иногда также рассматривали в качестве основы для будущей «национальной российской станции», которая пока что существует лишь в глубокой теории. Сейчас при строительстве модуля в его топливных баках нашли загрязнение: это потребует очистки и, возможно, переработки многих систем. С учетом финансовых трудностей в российской космической индустрии от модуля с большой долей вероятности придется отказаться вовсе. 

Насколько это опасно? В 1983 году миниатюрная песчинка примерно 0,2 мм в диаметре оставила серьезную трещину и углубление диаметром 0,4 мм на иллюминаторе «Спейс шаттла». Намного позже, в 2016 году, на стекле иллюминатора Международной космической станции нашли сантиметровую выбоину, оставленную, как предполагается, миниатюрной частичкой краски или металла. Иными словами, при скорости на орбите более 27 тыс. км/ч даже десятисантиметровый осколок может стать для станции смертельным. Так что риск для МКС, несмотря на серьезную защиту, весьма велик. Чего уж тогда говорить о более крупном объекте, на борту которого находятся тысячи и тысячи человек?.. 

Но куда более сложный вопрос связан с финансированием «грибной» станции. Рассчитывать на него не приходится вовсе. Основные цели и задачи международной космонавтики давно определены. Сейчас это полеты на МКС, а завтра – освоение Красной планеты. В промежутке между ними пытаются «втиснуться» проекты станций, менее затратные, чем МКС. Все чаще, например, говорят о лунной орбитальной станции – уменьшенном аналоге МКС на орбите естественного спутника нашей планеты. Но это пока лишь планы, и не факт, что они воплотятся в жизнь. Говорить же о гигантской орбитальной станции, в разы более дорогой, чем МКС, не приходится вовсе. Так что концепты концептами, а реальность пока не слишком благоволит таким проектам. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 08:39
Михаил Орлов

Глобальные изменения климата сказываются как на природе, так и на населении Земли. Среди последствий потепления — волны жары и увеличение числа жарких дней, которые напрямую влияют на здоровье людей и повседневную жизнь. Российские ученые из Высшей школы экономики и Института географии РАН спрогнозировали, как летний зной будет влиять на жителей России в ближайшие десятилетия. Они назвали регионы РФ, которые могут пострадать от жары сильнее всего, и выявили ведущие факторы таких изменений.

15 марта
Юлия Трепалина

Рассмотрев опыт ферм по выращиванию крупных питонов в Азии, ученые пришли к выводу, что это один из эффективных, но в то же время наименее вредных для экологии видов животноводства. По мнению исследователей, людям стоит всерьез задуматься о его внедрении в массовых масштабах.

3 часа назад
Игорь Байдов

Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.

Вчера, 08:39
Михаил Орлов

Глобальные изменения климата сказываются как на природе, так и на населении Земли. Среди последствий потепления — волны жары и увеличение числа жарких дней, которые напрямую влияют на здоровье людей и повседневную жизнь. Российские ученые из Высшей школы экономики и Института географии РАН спрогнозировали, как летний зной будет влиять на жителей России в ближайшие десятилетия. Они назвали регионы РФ, которые могут пострадать от жары сильнее всего, и выявили ведущие факторы таких изменений.

15 марта
Юлия Трепалина

Рассмотрев опыт ферм по выращиванию крупных питонов в Азии, ученые пришли к выводу, что это один из эффективных, но в то же время наименее вредных для экологии видов животноводства. По мнению исследователей, людям стоит всерьез задуматься о его внедрении в массовых масштабах.

15 марта
Полина

Субтитры в видео на иностранном языке помогают понимать речь на слух, а не отвлекают, вопреки распространенному мнению. Таковы результаты исследования, которое провели специалисты из США.

11 марта
Игорь Байдов

Американская компания Stratolaunch сообщила об успешном завершении летных испытаний прототипа гиперзвукового аппарата Talon-A, оснащенного ракетным двигателем. Во время беспилотного полета планер развил сверхзвуковую скорость.

13 марта
Алиса Гаджиева

Древние переселенцы из Анатолии не только устроили геноцид в Скандинавии, но и одарили выживших новыми болезнями.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

[miniorange_social_login]

Комментарии

9 Комментариев

Dreduro
22.12.2022
-
0
+
Вспоминается фильм сотня ... А может как раз все к этому и идёт ...
-
1
+
А что насчёт эффекта Джанибекова?
Илья
17.11.2018
-
0
+
Вариант с тором-дирижаблем
Илья
17.11.2018
-
1
+
Надо создать воздушную стартовую платформу (ВСП) с ядерной силовой установкой (ЯСУ) - это может быть дрон в виде тора, снабжённый несколькими ТРД, который будет поднимать до 60-100 км орбитальный модуль-ракету (ОМР), он будет находиться внутри тора, и будет стартовать с этой высоты без всяких ступеней. Как вариант ВСП может быть сделан, как тор-дирижабль с насыщением горячим воздухом, который будет создаваться за счет ЯСУ. Естественно ВСП будет встречать ОМР на высоте 60-100 км для возврата на землю. ВСП будет многоразовый, что станет гораздо дешевле одноразовых ступеней. ВСП можно использовать, и как боевой воздушный комплекс с возможностью дежурить у границ наших "партнеров".
так всета с учетом опыта мкс. для чего этот гриб на орбите без фантастики? миллиардерам понятно- знатный бункер. затраты указанные в статье сопоставимы с стационарной станцией на луне таких же размеров. туда и пора. летать в районе земли- вчерашний день или забавы военных- но их срочно надо ставить под запрет.
Фрейд уже прокомментировал?
-
2
+
Причудливые тени будет отбрасывать эта хреновина

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: