Космічні поселення Через очі НАС

Планети Ресурси нещодавно оприлюднили свої наміри до шахтної платини та вічно зростаючих рідкісноземельних елементів на астероїдах, НАСА, у 1975 році, разом із Станфордським університетом (США), теоретично досліджено проблему.

Агентство уклало, що для економічно ефективного розвитку астероїдного матеріалу потрібно буде доставлятися до ближнього або місячної орбіти, де обробка буде здійснюватися реальною колонією простору не менше 10000 осіб. Час поселення в космосі експерти оцінюють як необмежений. Концептуальна розробка проекту була проведена на високому рівні і не втратила свою актуальність сьогодні.

У зв'язку з цим НАСА провели теоретичне дослідження проблеми необмеженого часу перебування космічних апаратів з десятками тисяч людей на борту в ближньому або місячному просторі. Мета полягала в підготовці до створення великих орбітальних станцій, в тому числі обробки астероїдного матеріалу. Ще одним, не менш важливим завданням може бути колонізація місяця або інших зон сонячної системи.

Вона звучить як NF оповідання, але в середині-1970-х років, НАСА дійсно взяла його серйозно. Ми не будемо повертатися до цієї теми сьогодні, якщо це не за останні відсотки в звіті. Зовсім достатньо, на цій темі все ще не існує. І здається, що автори роботи, написаних в 70-х роках, поглибилися в задачі, принаймні вони змогли уникнути багатьох помилок розробників біосфери-2.

Нагадаємо, що на Заході в 1990-х рр. розпочала серію експериментів, таких як «Біосфера-2», які мали ряд менших радянських аналогів, таких як БІОС-3. Всі вони, як і раніше Марс 500, були розроблені для виявлення різних медичних, психологічних і технічних аспектів довготривалої людської присутності в неприродному середовищі, нагадує про те, що розвивається під час тривалих космічних рейсів. У той же час, виявилося, що ряд аспектів життєдіяльності людини в космосі в тестовій формі просто не може функціонувати нормально протягом тривалого часу в закритому середовищі, без годування ззовні.

У 1975 році НАСА сподівалася планувати основні параметри космічних апаратів для колонізації ближнього простору, тобто не було зовнішнього заряду. У ході дослідження фахівці управління дізналися низку непривабливих речей. По-перше, вже зрозуміло, що в нульовій тяжіння всі 10 тис. жителів не можна зберігати назавжди. Таким чином, було прийнято рішення зробити станок поворотним - створити псевдогравітність. По-друге, гарантуючи баланс газу був розглянутий проблемою No 1, і приділяв особливу увагу, з рядом незвичайних висновків. Нарешті, простір, необхідний для розміщення 10000 колоністів, було набагато щедріше заплановане, ніж в пізніх експериментах, і так не з хліба американської душі, але досить практичних причин.

Матеріали були обрані, звичайно, прості: алюмінієвий сплав для зовнішньої конструкції, тканини та пластмаси для інтер'єру. Однак, по відношенню до останнього, рекомендується проводити дослідження щодо створення таких полімерів, які будуть виглядати як «натуральні матеріали» – камінь і дерево. Чому алюмінієвий? Склад місячних порід, відомий навіть потім, спиця про наявність на місяць великих запасів анортогози - мінерал, що містить алюміній. Для того, щоб не перевозити більшість матеріалів з Землі, космічне поселення було запропоновано розміститися в пункті L5, надзвичайно близько до місяця. А анортосайт, виготовлений на ньому, обробляється безпосередньо в колонії під будівництвом, після будівництва першого виробничого модуля.

Матеріал також продиктував багато функцій дизайну: одна велика сфера відразу знизилася, тому що ущільнений обсяг в цьому випадку буде непропорційно великий. Але це ущільнені частини колонії вимагають стіни найбільшої міцності і маси. Економія ваги також знижує вимоги до атмосфери. Виявилося, що для станції з великим внутрішнім об'ємом маса атмосфери буде величезною частиною загальної ваги - до 88,000 тонн. На основі наявних медичних даних рекомендується зменшити атмосферний тиск на 0,5 мкм, збільшити вміст кисню, вуглекислого газу і знизити азот. У цьому випадку було потрібно лише 44 тонн атмосфери, а найголовніше, знизилися вимоги до міцності на герметичні відсіки, що дозволило зменшити масу самої колонії до 150 тис. тонн. У такому варіанті станцію важить менше 200 тис. тонн, що дає 20 тонн ваги на людину. Для порівняння слід зазначити, що в той же ІС налічується близько 417 тонн маси на 6 космонавтів, тобто майже 70 тонн маси на людину. Однією з основних причин підвищення ваги проекту 1975 року, крім економіки масштабу, є обслуговування тиску 1 атома на ІСД, що дозволяє мати міцну і важку оболонку.

Навіть тоді було зрозуміло, що крім сечокіазу і відомих труднощів у жінок, безважність викликає ряд захворювань, з яких м'язова дистрофія не є найбільшим злом. Так корабель повинен бути спінінгом. Але тільки по його краях буде аналогом тяжіння, центральні області залишаються без псевдогравності. Тому сферична і циліндрична форма корабля неприпустимо: занадто багато місця не можна використовувати повністю. Головне: сферичний герметичний корабель повинен мати величезну площу міцних і важких стін, які можуть витримати тиск атмосфери. Ідеальна форма корабля повинна бути доросою (або гантелями), з двома великими сферичні модулі, підключені тонким баром. У той же час була виявлена несподівана проблема: такий дорос повинен бути дуже великим, діаметром до 1,8 км (за 10 тис. жителів). Однак гантелі, однак, буде ще більше, тому вибір припинився на трусиках.


Космічна колонія при будівництві (верху) і після ущільнення і поселення (низ). Велике значення приєднується до психологічного комфорту: навіть декоративні ставки і сонячне освітлення через прозорі дахи з алюмінієвими жалюзі.
Цей стеблований з серйозних вимог до внутрішнього простору, викладеного розробниками концепції проекту: відповідно до дослідницької команди, забезпечення довгострокової (років і більше) психологічної стабільності колоністи, необхідно принаймні 50 квадратних метрів. м тільки житло (!) і ще 15-17 квадратних метрів. м ущільнювальні ділянки (енергетичний блок тощо). Загальна площа ущільненого обсягу станції була оцінена на 670 тис. кв. м. Цікаво, що для розміщення гідропонічних рослин «інтегровані», введення їх в загальний ландшафт в окремих «поштах». Не тільки про турботу про психіку екіпажу: з необмеженим часом на орбіті розглядався поломка певних вентиляційних систем. Таким чином, природне поповнення кисню та евакуація вуглекислого газу стала обов’язковою для забезпечення сталого життя.

Особливу увагу приділено захисту від променевого випромінювання. Згідно з авторами роботи, доза 0,5 р. на рік є максимальною допустимою для тривалого перебування людей і електроніки на орбіті. Тому активний варіант захисту буде відхилений: магніти, які створюють штучне магнітне поле, з'їдають занадто багато енергії. Магнітне поле для захисту від частинок з енергією до 0.5 GeV вимагатиме обладнання вагою близько 10 тис. тонн. І все ж, доза випромінювання перевищить 20 осіб на рік. Необхідний захист енергії буде дуже важким і енергоінтенсивним.

Таким чином, непарно достатньо, був обраний пасивний захист, з необхідною масою 4,5 тонн на квадратний метр зовнішніх стінок матки. Однак, при нанесенні на всю колонію, це означає 9,9 млн тонн, що виключає доставку пасивного щита такої потужності з Землі. Тим не менш, оскільки колонія, спрямована на розвиток астероїдів, звідти матеріал щитів повинен бути доставлений звідти. У той же час, сам щит буде розміщуватися навколо труси, не даючи обертань, які, в свою чергу, означають необхідність зазору 1-2 м між обертаючим торсом і фіксованим захистом.

Доза 0,5 рем на рік, прийнята розробниками, дуже низька. Навіть сучасна трансисторна електроніка може працювати на десятки разів щорічної дози випромінювання. За поточними ідеями та стандартами, астронаут (як і співробітником атомної електростанції) може отримати до 5 років без шкоди, що в десять разів більше. Самі автори відзначають, що майбутні дослідження можуть підняти дозу прийнятного випромінювання, і це не тільки знизить вагу захисту, але і може повернути актуальність його активного варіанту. Особливо ефективні в цьому випадку вони називають кільцеподібними каналами (середок периметра колонії) з плазмою, що проводиться магнітами і підтримуються ними в русі, для створення магнітного поля, яке буде відбити частинки енергії до 1 GeV. Розробники також відзначили, що якщо космічна колонія такого роду доведеться подорожувати на значних дистанціях і на високих швидкостях, то активний захист буде єдиним можливим способом: після того, як бар'єр астероїдного матеріалу, навіть призначений для щорічного опромінення астронавтів в 5 ре, зважить 990 тис. тонн - в п'ять разів більше, ніж сама колонія. Це буде практично неможливо пересуватися, принаймні економно.

Розмова економіки. Сумарна вартість такої великої колонії повинна становити $190 млрд за ціною 1975 року. Таким чином, період окупності був досягнутий тільки після 28 років безперервної роботи. А потім був прибуток. За сьогоднішніми грошима, про те, що й річний військовий бюджет США. Однак автори дослідження запропоновано побудувати станцію близько десятиріччя. Таким чином, вартість цього, якщо втілена в наш час, буде про односторонні витрати США. Звісно, це сумнівно, що будь-яка нація проведе десятки свого військового бюджету на найближчі століття. Для НАСА концепція космічних колоній збереглася концепція.

Звісно, плани планетарних ресурсів, принаймні спочатку, не будуть амбітними. Однак без створення заводів, які неминуче вимагають наявності людини, принаймні для ремонту і налагодження обладнання, в кінці не обійтися. Надійність роботи робототехніки на сторонніх планетарних тілах відомо, досить згадати історію Хаабуша. Але навіть якщо завод планетарних ресурсів набагато менший, ніж 1975 проект, основні рішення для такого роду колонії в цілому здаються дуже близько.

Не дивлячись на давнину проекту, це може бути значна допомога новим претендентам на космічне багатство.