Художественная иллюстрация футуристического космического корабля на орбите Земли. Авторы и права: Shutterstock.
Китай изучает возможности создания сверхбольших космических кораблей длиной до одного километра. Но насколько осуществима эта идея и в чём будет польза от такого массивного космического корабля?
Проект является частью более широкого конкурса исследовательских предложений от Национального фонда естественных наук Китая, агентства, управляемого Министерством наук и технологий страны. Такие огромные космические корабли являются “основной стратегической аэрокосмической техники для будущего использования космических ресурсов, исследования тайн Вселенной, и долгосрочной жизни на орбите”.
Фонд хочет, чтобы учёные провели исследования новых, лёгких методов проектирования, которые могут ограничить количество строительного материала, необходимого для вывода на орбиту, и новых методов безопасной сборки таких массивных конструкций в космосе. Бюджет этой программы разделён на пять лет и составит 2,3 миллиона долларов.
Проект может показаться научной фантастикой, но бывший главный технолог НАСА Мейсон Пек сказал, что идея не нова, и основные проблемы больше связаны с инженерией, чем с фундаментальной наукой.
“Я думаю, что это вполне возможно”, – сказал Пек, ныне профессор аэрокосмической инженерии в Корнельском университете. “Я бы назвал имеющиеся здесь проблемы не непреодолимыми препятствиями, а скорее проблемами масштаба”.
По словам Пека, самой большой проблемой будет цена, обусловленная огромной стоимостью запуска объектов и материалов в космос. Чтобы построить Международную космическую станцию (МКС), которая всего 110 метров в ширину в самом широком месте, потребовалось примерно 100 миллиардов долларов.
Однако многое зависит от того, что именно планируют построить китайцы. МКС укомплектована оборудованием и рассчитана на размещение людей, что значительно увеличивает её массу.
“Если мы говорим о чём-то просто длинном и не тяжёлом, то это совсем другая история”, – сказал Пек.
Строительные технологии также могут снизить стоимость запуска космического корабля-гиганта в космос. Традиционный подход заключался бы в создании компонентов на Земле, а затем их сборке, подобно конструктору лего, на орбите, но технология 3D-печати потенциально может превратить компактное сырьё в структурные компоненты гораздо больших размеров в космосе.
Космонавты за работой на пыльной поверхности Луны в представлении художника. Авторы и права: NASA.
По словам Пека, ещё более привлекательным вариантом было бы получение материалов с Луны, которая имеет более слабую гравитацию по сравнению с Землёй, а это означает, что запускать материалы с её поверхности в космос будет намного проще. Тем не менее, для этого сначала потребуется инфраструктура запуска на Луне, и поэтому в краткосрочной перспективе это не вариант.
Большой космический корабль, большие проблемы
Конструкция столь массивных размеров также столкнётся с уникальными проблемами. Пек объяснил, что всякий раз, когда космический корабль подвергается воздействию сил, будь то маневрирование на орбите или стыковка с другим транспортным средством, движение передаёт энергию конструкции космического корабля, которая заставляет его вибрировать и изгибаться. По словам учёного, с такой большой структурой эти колебания потребуют много времени, чтобы утихнуть, поэтому, вероятно, космическому кораблю потребуются амортизаторы или активный контроль, что позволит противодействовать этим колебаниям.
По словам Пека, дизайнерам также придётся идти на определённые компромиссы при принятии решения о том, на какой высоте космический корабль должен двигаться по орбите. На более низких высотах сопротивление внешней атмосферы замедляет транспортные средства, заставляя их постоянно возвращаться на стабильную орбиту. Пек отметил, что это уже проблема для МКС, но для гораздо более крупной конструкции, которая имеет большее сопротивление и требует больше топлива, чтобы вернуться на место, это будет намного более серьёзной проблемой.
С другой стороны, запуск на большую высоту намного дороже, а уровень радиации быстро увеличивается по мере удаления объекта от атмосферы Земли, что будет проблемой, если в космическом корабле будут находиться люди.
Художественная концепция космической среды обитания, построенной с использованием системы ARMADAS, с МКС на переднем плане. Авторы и права: NASA.
Но хотя создание такой структуры может быть технически возможным, это невозможно в любом практическом смысле, сказал Майкл Лембек, профессор аэрокосмической техники в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейне, который работал как над правительственными, так и над коммерческими космическими программами.
“Это интересная идея для размышлений, но она не очень реалистичная с нашим уровнем технологий”, – сказал он.
По словам Лембека, учитывая крошечный бюджет исследовательского проекта, он, вероятно, предназначен только для небольшого академического исследования, чтобы наметить самые ранние контуры такого проекта и выявить технологические пробелы. Для сравнения: на создание капсулы, которая доставляет астронавтов на МКС, было выделено три миллиарда долларов.
“Таким образом, уровень усилий здесь чрезвычайно мал по сравнению с желаемыми результатами”, – добавил он.
Есть также вопросы о том, для чего можно было бы использовать такой большой космический корабль. Лембек сказал, что возможности включают в себя космические производственные мощности, которые используют преимущества микрогравитации и обильной солнечной энергии для создания ценных продуктов, таких как полупроводники и оптическое оборудование, или долгосрочных сред обитания для жизни за пределами Земли. Но оба этих варианта потребуют огромных затрат на обслуживание.
Концепция космического корабля с несколькими поколениями людей на борту, разработанная командой DSTART при поддержке ЕКА. Авторы и права: Nils Faber & Angelo Vermeulen.
Китай также выразил заинтересованность в создании огромных солнечных батарей на орбите и передаче энергии обратно на Землю с помощью микроволновых лучей, но Пек сказал, что целесообразность такого проекта будет относительно низкой. Пек сделал некоторые предварительные расчёты и оценил, что стоимость одного ватта в данном случае достигнет тысячи долларов, по сравнению с всего двумя долларами за ватт для энергии, вырабатываемой солнечными панелями на Земле.
Пек отметил, что, возможно, наиболее многообещающим применением такой большой космической конструкции было бы научное использование. Космический телескоп такого масштаба потенциально может увидеть детали на поверхности планет в других звёздных системах. Это может изменить наше понимание внесолнечных планет и, возможно, жизни во Вселенной.
Источник: universetoday.ru
