Прототип космической станции с искусственной гравитацией разработали американские исследователи
Существует два основных подхода для распространения жизни в космосе. Первый, и который чаще всего изображается в фильмах и научной фантастике состоит в колонизации других небесных тел, таких как Луна и Марс. Такой подход имеет ряд серьезных недостатков, включая работу с токсичными почвами, абразивной пылью, создание термоядерных двигателей способных долететь до далеких планет и т.д.
Альтернативный подход – это создание космической станции пригодной для обитания человека. Она может быть расположена где угодно в солнечной системе, может быть любого размера, который позволяет наука, и иметь различные характеристики, такие как температура, климат, сила тяжести и даже продолжительность дня. Но, к сожалению, мы все еще очень далеки от строительства подобного рода конструкций. Однако на сегодня мы на один шаг приблизились к созданию подобной конструкции. Команда Texas A&M в своей статье описала концепт расширяемой конструкции для создания космической станции в космосе из концентрических цилиндров, в которой могут разместиться до 8000 человек.
Любая среда обитания, в которой находится много людей, столкнется с серьезными недостатками жизни в космосе. Авторы статьи перечисляют пять таких проблем, которые они пытались решить при создании космической станции:
- Сила тяжести;
- Радиационная защита;
- Устойчивое сельское хозяйство;
- Возможность расширения;
- Коммерческая ценность
Длительное воздействие невесомости наносит ущерб человеческому телу, вызывая целый перечень последствий начиная от ухудшения зрения до потери плотности костей. Большинство этих проблем решаются одним элегантным решением: искусственной гравитацией.
Но пока нет технологии, которые позволили бы капитану любого космического корабля стоять на мостике, точно также, как будто он стоит в офисном помещении. Однако в природе существует нечто-то похожее на искусственную гравитацию — центробежная сила с помощью вращения. Это простое решение предоставит астронавтам нечто похожее на гравитацию. Пока это решение еще не реализовывалось, но большинство экспертов сходятся во мнении, что оно должно облегчить большинство проблем со здоровьем астронавтов, связанных с отсутствием гравитации.
При создании системы искусственной гравитации, необходимо учитывать две основные конструктивные особенности. Первая связана с размером конструкции, вызывающей искусственную гравитацию. Если радиус вращения слишком мал, то возникнет значительная разница в восприятии гравитации между головой человека и его ногами. Известно, что этот эффект вызывает укачивание и делает непригодным для использования подобную конструкцию.
Вторая особенность связана со скоростью вращения. Любая скорость вращения выше 4 об/мин также может вызвать укачивание. Но если использовать верхний предел скорости вращения и нижний предел радиуса вращения дает радиус конструкции в 56 метров, что примерно равно высоте Пизанской башни. Человек мог бы жить в таком корабле без негативного воздействия на здоровье невесомости.
Невесомость — не единственная опасность, которую прорабатывают авторы. Длительное воздействие радиации так чрезвычайно опасно для человека, значительно увеличивая риск рака и повреждения клеток во время длительного пребывания в космосе.
Решение этой проблемы достаточно простое — окружить всю среду обитания пятью метрами реголита и водой. По расчетам вода должна находиться между реголитом. Защитный слой будет расположен снаружи цилиндрической конструкции и покрыт солнечными батареями. Состав щита был выбран в первую очередь исходя из легкодоступности материалов — реголит и вода в изобилии доступны на поверхности астероидов и Луны. Это сочетание хорошо подходит защиты от космических лучей и солнечной радиации.
Помимо защиты от вредного излучения, щит поможет в работе системы жизнеобеспечения. Очень медленно вращаясь, он будет равномерно рассеивать тепло. При частоте вращения щита в 0,2 об/мин внутри конструкции будет поддерживаться температура около 25-270С.
Фермы конструкции будут расположены на концах цилиндрической конструкции и увенчаны прозрачным стеклянным куполом.
Было подсчитано, что каждому жителю такой космической станции потребуется около 300 м2 сельскохозяйственных угодий.
Данные решения рано или поздно будут реализованы, так как потребность в космическом туризме будет увеличиваться, а значит и экономическая обоснованность тоже.