Пребывание в космическом городе

Когда мы представляем будущее человечества за пределами планеты Земля, мы обычно думаем о других планетах, и прежде всего о Марсе. Но есть еще один вариант – создание мест обитания для человеческого рода, либо на орбите вокруг Земли, либо вокруг других небесных объектов. На данный момент это все еще научная фантастика, но этот предмет много раз изучался очень серьезными людьми. Идея человеческой колонии, плывущей в пустоту космоса, сначала пришла к Константину Циолковскому. В 1903 году он понял, что вращающийся цилиндр может использоваться для моделирования земной гравитации с помощью центробежных сил. Очень быстро в начале 20-го века концепции размножаются, когда мы открываем и понимаем условия космической среды. Решения можно представить, чтобы позволить человеку жить там. Например, Вернер фон Браун воображает 76-метровое колесо на низкой орбите. В 1952 году эта идея колесообразного пространства обитания популяризируется фильмом Стэнли Кубрика «2001 космическая одиссея». С 1960-х годов космический полет стал реальностью. Великие державы запускают первые космические станции для изучения длительного пребывания людей в космосе. С первыми результатами модели пространственных сред обитания завершаются.

2001 a space odyssey

Космический город, воображаемый американским физиком О’Нейлом

В 1970-е годы НАСА начало серьезно изучать этот предмет. Американская космическая администрация поручает технико-экономическое обоснование от нескольких физиков, в том числе д-ра Джерарда К. О’Нила. Он проведет большую часть своей карьеры в Космическом агентстве США, работая над этими вопросами. Первый дизайн О’Нейла для НАСА называется «Остров один», полая сфера. Идея состоит в том, чтобы содержать популяцию на внутренних гранях сферы. Преимущество этой конкретной формы заключается в оптимизации давления воздуха и обеспечении эффективной защиты от излучения. О’Нил подсчитал, что сфера диаметром всего 500 метров может укрывать население в десять тысяч человек. Вращая его на уровне его экваториальной области, он будет иметь гравитацию, эквивалентную гравитации Земли. Зеркала будут отвечать за перенос солнечного света в сферу. Чуть позже О’Нейл воображает другую сферу диаметром 1800 метров, «Остров Два», способную проводить сельскохозяйственную и промышленную деятельность. Идея состоит в том, чтобы дать независимость своим жителям собственными средствами производства. С концепцией космического города «Остров Три» О’Нилл выбирает цилиндрическую форму диаметром 8 километров и длиной 32 километра. Предполагалось, что среда обитания будет достаточно большой, чтобы иметь свои погодные явления.

oneill cylinder

Строительство космического города встречает множество препятствий

Строительство крупномасштабной космической среды обитания встречает очень важные препятствия, самым большим из которых, вероятно, является стоимость доступа в космос. Даже если бы все проекты SpaceX были реализованы, на орбиту потребовалось бы почти 70 000 запусков BFR для создания необходимых для строительства 10-миллионного жилья, способного разместить 10 000 человек, что соответствует 7 BFR на душу населения. С сотней колонистов BFR марсианская колония, предложенная Элоном Маском, кажется гораздо более реалистичной. Более того, выбирая не колонизировать планету, человек вынужден принести все с собой. Колонизация планеты также обеспечивает гарантию гравитации, атмосферного давления и некоторых местных ресурсов. С местом обитания, который плавает в космосе, вам нужно начинать с нуля. Хотя многие космические станции уже доказали свою ценность, на данный момент ни один из них не смог продемонстрировать искусственную гравитацию центробежной силой. Планета также может предложить магнитное поле и, следовательно, определенный уровень защиты от космического излучения. Отсутствие атмосферы также означает, что нет защиты от падения микрометеоритов. Наконец, в идеале пространственная среда обитания должна быть автономной и, таким образом, обеспечивать экосистему, способную функционировать. Это предполагает создание и освоение среды, которая, к сожалению, не может быть реализована на планете Земля.

Однако строительство космического города принесло бы много преимуществ

Если однажды мы сможем разработать очень крупномасштабные методы строительства в космическом вакууме, то создание среды обитания становится очень привлекательным. Отсутствие гравитации, безусловно, является препятствием для жизни человека, но является преимуществом для космических путешествий. Без гравитации космическая среда обитания становится гораздо более экономичным местом назначения, чем планетарная колония. Возможность создания космического города на орбите или вблизи планеты Земля умножает это преимущество. Земная жизнь получает большую часть своей энергии от фотосинтеза или потребления фотосинтезирующих организмов. Космическая среда обитания, размещенная на орбите вокруг Солнца, могла выбирать условия солнечного света. В более экстремальных версиях, таких как область Дайсона, космическая среда обитания собирала весь свет, излучаемый звездой. Единая солнечная система, даже без пригодных для жизни планет, могла разместить несколько триллионов людей.

dyson sphere

Наконец, постоянная пространственная среда обитания может быть поддержкой колонизации планет. Если человеческий вид в один прекрасный день хочет стать межзвездной цивилизацией, у него нет большого выбора: либо он обнаруживает способ передвижения к незначительной части скорости света, либо соглашается с тем, что поездка займет более одного поколения , В последнем случае единственным вариантом было бы создание гигантских местообитаний, способных разместить образец человека, достаточно большой, чтобы избежать кровного родства. Это место обитания будет отвечать за поездки в течение сотен или тысяч лет.

Начало космического города в ближайшем будущем

В будущем, немного приблизившись, мы можем с полным основанием предположить, что мы не пойдем с международной космической станции в гигантскую колонию на околоземной орбите. Однако мы начинаем смотреть на промежуточные шаги. Например, частная компания Bigelow Aerospace создает надувные модули. Bigelow надеется, что сможет вывести на орбиту большие объемы надувных модулей. Самая большая из этих пространственных местообитаний называется BA 2100, просто потому, что она предлагает 2100 кубических метров объема под давлением. Для сравнения, международная космическая станция в целом предлагает 9131 кубический метр объема под давлением. Для сравнения с BFR, он должен быть способен вывести на орбиту два BA 2100. С 75 тоннами на модуль и 4200 кубических метров объема под давлением на один пуск он начинает становиться интересным, он обеспечивает некоторый комфорт для деятельности человека на орбите.

bigelow inflatable module

Для науки или космического туризма строительство мегаструктур в космосе может быть облегчено за счет использования ресурсов из невесомых небесных тел, таких как луна или астероиды. Это решение, которое предполагал О’Нил. Мы можем тогда подумать, что колонизация некоторых звезд Солнечной системы, включая Луну и планету Марс, может служить трамплином для колонизации космоса. Но до тех пор, пока стоимость доступа к орбите не будет резко уменьшаться, это остается теорией. Агрессивные цены на SpaceX очень важны, потому что это заставляет весь сектор искать решения для снижения стоимости доступа к космосу. Если маловероятно, что мы быстро увидим гигантский цилиндр, в котором будут храниться десятки тысяч людей, мы можем по крайней мере надеяться, что первое колесо, воображаемое более ста лет назад, облегчит космическую болезнь будущих космонавтов.

Изображения:
Дональд Дэвис [Public domain], через Википедия
НАСА на Flickr
Рик Гидриз, Исследовательский центр НАСА Эймс; color-corrector unknown [Public domain], через Wikimedia Commons
capnhack.com