Група вчених з Рочестерського університету переосмислила ідею про створення космічного середовища проживання
Ключ - в астероїдах
Астероїди відносно невеликі небеснітіла Сонячної системи, які рухаються по орбіті навколо зірки. Вони набагато менші за планети, часто неправильної форми. У них немає атмосфери, хоча іноді є природні супутники.
Як і метеорити, вони складаються з заліза,нікелю та різних кам'янистих порід. За складом вони близькі до планет земної групи. Свою назву астероїди отримали за схожість зі зірками при спостереженні в телескоп. Будучи крихітними, астероїди здаються, як і зірки, точками.
Автори нового дослідження розглядаютьїх як величезні купи матеріалів. «Ці літаючі гори, що обертаються навколо Сонця, можуть забезпечити нам більш швидкий, дешевий і ефективний шлях до створення космічних міст», - пояснює Адам Франк, співавтор дослідження, професор фізики та астрономії.
В чому проблема?
Здавалося б, чудова ідея — просто оселитисяна астероїдах. Але проблема в тому, що вони далеко не настільки великі, щоб забезпечити достатню корисну гравітацію. А це важливо, численні дослідження показали — тривалі періоди в невагомості або за умов низької гравітації викликають проблеми зі здоров'ям у космонавтів. Мінімальне можливе значення, згідно з оцінкою вчених, становить 0,3 g.
Враження художника від вигнаного астероїда 2004 року EW95. Надано: ESO, Wikimedia Commons
Щоб створити хоч якусь гравітацію,в теорії, можна потенційно «взяти» астероїд величезного розміру і «розкрутити» його, як кільцеву станцію, використовуючи відцентрову силу для створення цих 0,3 g. Потім побудувати місто повністю всередині об'єкта, що обертається. Згідно з оцінками вчених, камінь захистить людей від шкідливої космічної радіації. Це може спрацювати, будь астероїд зроблений з більш твердої породи з високою міцністю на розтягування.
Але ще одна проблема полягає в тому, щобільшість астероїдів складається з недостатньо твердих порід — принаймні, в Сонячній системі. Дослідження показало, що більшість із них є «гігантськими купами щебеню» — скупчення каменів різного розміру, що слабко утримуються разом взаємною гравітацією. Якщо розкрутити такий об'єкт, він розлетиться на частини.
Є рішення
У підсумку, вчені по-іншому подивилися на цюкупу космічного сміття. Їхня відповідь — засунути його в «гігантський мішок». Вчені уявили собі сумку циліндричної форми, яка трохи більша за самий астероїд, зроблена з гнучкої, надлегкої і надміцної сітки з вуглецевих нановолокон. Це, за словами провідного автора і кандидата наук Пітера Міклавчича, підійде для створення позаземного середовища проживання.
Циліндричне обертове середовище проживання,вкрита сонячними батареями. Усередині знаходиться товстий шар астероїдного щебеню та реголіту, який захищає від радіації. Прямо під сонячними панелями знаходиться міцний жорсткий контейнер, який не дає уламкам розлетітися. Середовище проживання обертається навколо своєї поздовжньої осі, створюючи гравітацію на внутрішній поверхні.
Джерело: Frontiers
Як приклад вчені змоделювали процеснавколо невеликого астероїда, схожого на Бенну, радіусом 300 м. За планом, треба використовувати мішок з нановолокна з початковим радіусом, достатнім для охоплення астероїда, але призначеним для розширення до радіусу близько 3 км і з вбудованими енергопоглинаючими компенсаторами.
Потім вчені пропонують роздробити астероїд нашматочки і вивернути його навиворіт. Дослідники вирішили, що це можливо, якщо використовувати гармати, які працюють на сонячній енергії. Їх треба прикріпити до зовнішньої поверхні захисної мережі. Вони захоплюватимуть шматки астероїдних уламків за допомогою конвеєрних стрічок або гвинтів Архімеда. А потім — відкидати їх по дотичній у космос, створюючи момент, що крутить.
У міру того, як астероїд обертатиметься все швидше і швидше, його щебниста маса викинеться назовні, заповнюючи і розширюючи мішок з нановолокна. Надано: Університет Рочестера
У міру того, як астероїд обертатиметься все швидше і швидше, його щебниста маса викинеться назовні, заповнюючи і розширюючи мішок з нановолокна.
Як це буде виглядати?
Залежно від різних параметрів (кількостісонячної енергії, гармат та шматків щебеню), команда створила формулу. Вона показує, скільки часу потрібно, щоб розкрутити матеріал астероїда до потрібного стану і на якій швидкості, щоб досягти корисної штучної гравітації. Виглядає формула так:
Джерело: Frontiers
Наприклад, об'єкт розміром з Бенну, можна прискорити протягом декількох місяців.
Грунтуючись на розрахунках вчених, астероїддіаметром 300 метрів можна таким чином «розширити» до циліндричного космічного довкілля з житловою площею близько 56,9 км². Це приблизно розмір Манхеттена. При цьому, напруга, що впливає на сітку з вуглецевого нановолокна, буде в межах діапазону багатьох існуючих сьогодні будівельних матеріалів.
Виходить циліндричне середовище, що обертаєтьсяпроживання, вкрита сонячними батареями. Усередині знаходиться товстий шар астероїдного щебеню та реголіту, який захищає від радіації. Прямо під сонячними панелями знаходиться міцний жорсткий контейнер, який не дає уламкам розлетітися. Середовище проживання обертається навколо своєї поздовжньої осі, створюючи гравітацію на внутрішній поверхні.
Що в підсумку?
Провівши розрахунки, вчені дійшли висновку, щовивертання астероїдів навиворіт в сітчастих мішках з нановолокна — справді реальний спосіб закладання фундаменту для космічного міста. Як виявилося, це набагато дешевше та простіше, ніж запустити матеріали для будівництва із Землі.
Читати далі:
17-річний інженер вигадав безмагнітний двигун: його зможуть застосовувати в електромобілях
Неподалік Землі знайшли дві планети. Можливо, вони живуть
Унікальний метеор переписав історію Сонячної системи: звідки він прилетів
Фото на обкладинці надано Університетом Рочестера