Концепты космических станций: вымысел и реальность (8 фото)

Человечество уже давно строит планы на будущее космических полетов в дальний космос. Но каковы будут эти рейсы? На каких кораблях мы будем бороздить просторы Вселенной? Если эти корабли настолько велики, что места в них хватит на строительство поселений или даже целых городов, как это не раз мы могли наблюдать во многих фантастических фильмах? Будут ли они более приближены к реальности и создают большие орбитальные космические станции? Основной вопрос данной статьи заключается в том, как близкое отношение к реальности имеют предложенные в научной фантастике концепты космических колоний.

Гигантские космические станции размером с Луну. Огромные кольцеобразные станции, вращающиеся на орбите чужих миров. Большие города, плывущие в атмосфере чужих планет. Все эти подходы и сегодня мы увидим и узнаем, насколько они реализуемы.

Комментировать расширения идея будет Синди Дистанционного управления, научный сотрудник и аспирант mit, человек, который искренне верит, что проект Mars One изначально обречена на провал, а ученый, который написал серьезную научную работу, в которой есть вопросы связанные с нашей возможной будущей жизни в космосе.

По словам Ду, вы должны рассмотреть три вещи, если мы говорим о какой-либо возможности человека в космосе. Следует учитывать место жительства, чего мы хотим от среды обитания и насколько большой она будет. Именно эти три критерия могут указывать на возможность или невозможность этого предприятия. Поэтому следует рассмотреть несколько вариантов космических квартир, которые предлагает нам научная фантастика, и мы узнаем, на сколько реально и рациональное их использование.

Мобильная космическая станция, как «Звезды смерти»

Практически каждый любитель научной фантастики знает, что такое «Звезда смерти». Это такая большая серая и круглая космическая станция из киноэпопеи «Звездные войны», внешне очень напоминает Луну. Это межгалактический разрушитель планет, который, по сути, сам является искусственной планетой, состоящая из нержавеющей стали и населенные штурмовиками.

Можем ли мы на деле построить такую искусственную планету и использовать ее галактики? В теории — да. Только на это нужно невероятное количество человеческих и финансовых ресурсов.

«Станция размером со «Звезду смерти» требует огромного запаса материалов для строительства», — говорит Ду.

Вопрос о строительстве «Звезды смерти» — без шуток, — предпринимались даже в американском Белом доме, после того, как общество, направил ходатайство к рассмотрению. Официальный ответ властей, отмечал, что только на сталь для строительства потребуется 852 000 000 000 000 000 долларов.

Предположим, что вопрос денег не является проблемой, и «Звезду смерти» действительно построили. Что дальше? А дальше в дело включается старая добрая физика. И это будет действительно проблемой.

«Для возможности движения «Звезды смерти» через пространство вам потребуется небывалое количество энергии», — продолжает Дистанционного управления.

«Масса станции будет эквивалентно массе Деймоса, одного из спутников Марса. Человечество просто не имеет возможности и необходимых технологий, чтобы построить двигатель, способный передвигаться таких гигантов».

Орбитальная станция «deep space 9»

Так, стало известно, что «Звезда смерти» — это слишком большая (по крайней мере, на сегодняшний взгляд) для путешествий в космосе. Быть может, нам поможет какая-то космическая станция более мелкие, такие, как, например, «deep space 9», на которой происходят события сериала «Star trek» (1993-1999 г.). В этом сериале станция находится на орбите фиктивной планеты Бэйджор и является прекрасным местом для проживания, и настоящим галактическим торговым центром.

«Опять нужно будет очень много ресурсов для строительства такой станции», — говорит Ду.

«Основной вопрос заключается в следующем: для производства или доставки необходимых материалов на этой планете, на орбите которой будет находиться будущая станция, или добывать необходимые ресурсы на месте, скажем, на каком-то астероиде или спутнике одной из местных планет?»

Ду говорит, что доставка каждого килограмма полезного груза в космос на низкую орбиту Земли стоит сейчас около 20 000 долларов. Учитывая это, скорее всего, лучше было бы отправить какой-то роботизированный космический корабль на добычу полезных ископаемых на один из местных астероидов, чем поставить на место нужный материал с Земли.

Другой вопрос, который требует обязательного решения, это, конечно, вопрос жизнеобеспечения. В том же «Стар треке» станция «deep space 9» не была полностью автономной. Она была знаком галактическим центром, новые запасы для которого поставляется через различные субъекты хозяйствования, а также в ходе поставок с планеты Бэйджор. По словам Пилота, при строительстве подобных космических станций до места жительства в любом случае необходимо время от времени проводить миссии на поставку новых продовольствий.

«Станция этого типа, скорее всего, будет функционировать благодаря созданию и комбинации использования биологических сред (например, выращивание водорослей для питания) и систем жизнеобеспечения, основанной на химико-технологических процессах, как, например, на международной космической станции», — объясняет Дистанционного управления.

«Эти системы не являются полностью автономными. Они будут требовать периодического технического обслуживания, пополнения запасов воды, кислорода, поставки новых запасных частей и так далее».

Марс станция, как в фильме «Миссия на Марс»

В этом фильме очень много реального фантастического бреда. Торнадо на Марсе? Мистические обелиски инопланетян? Но больше всего мешает, описанная в фильме, является тот факт, что на Марсе очень просто устроить себе жилье и обеспечить себя запасами воды и кислорода. Остальная же на Марсе герой актера Дона Чидла объясняет, что мне удалось выжить на Красной планете, с помощью создания небольшого сада.

«Это работает. Я даю им свет и углекислый газ, они мне кислород и еда».

Если это так легко, что до сих пор мы делаем здесь, на Земле?

«В теории создать марсианскую теплице действительно возможно. Однако, выращивание растений имеет несколько функций. И если сравнить затраты на выращивание растений на Марсе и стоимость доставки на Красную планету уже готовой продукции с Земли, то проще и дешевле будет поставить готовые и упакованные продукты, пополняя запасы только часть выращенных растений, которые имеют очень высокую степень производительности. Кроме того, необходимо выбрать растения будет минимальным срокам созревания. Например, различные салатные культуры».

Несмотря на уверенность Чидла в том, что между растениями и людьми существуют тесные связи (на Земле это, может, и является), в сложных климатических условиях Марса растения и человек будут находиться в совершенно неестественной для них среде. Не следует также забывать о таком аспекте, как различия в интенсивности фотосинтеза растений. Для выращивания растений требуется сложных замкнутых системах мониторинга окружающей среды. И это очень серьезная задача, так как в этом случае людям, и растениям нужно делить одну атмосферу. Решение этой проблемы на практике требует использования на белом фоне парниковых камер для роста, но это, в свою очередь, увеличит общую стоимость затрат.

Выращивание растений, может быть это и хорошая идея, но лучше запастись больше рецептов, которые можно будет взять с собой перед полетом в одну сторону.

Cloud City. Город, зависший в атмосфере планеты

Знаменитый «город в облаках» Лэндо Калриссиана из «Звездных войн», кажется, довольно интересная идея для научной фантастики. Однако планета с очень плотной атмосферой, но и сложных поверхностей служить подходящим форумом для выживания и даже процветания человечества? Эксперты из NASA считают, что это действительно возможно. И наиболее подходящим кандидатом на роль такой планеты в нашей Солнечной системе — Венера.

Научно-исследовательский центр в Лэнгли, в свое время изучал эту идею и до сих пор работает над концептами космических кораблей, которые смогли бы отправить человека к верхних слоев атмосферы Венеры. Мы уже писали о том, что строительство гигантской станции размером с город будет очень трудно, практически невозможно, но еще более сложным может быть поиск ответа на вопрос о том, как сохранить корабль в верхних слоях атмосферы.

«Вход в атмосферу является одним из самых сложных испытаний во время космического полета», — говорит Ду.

«Вы даже не можете себе представить, какие «7 минут ужаса», пришлось перенести «Кьюриосити» в момент посадки на Марсе. А держать большую жилую часть станции в верхних слоях атмосферы будет намного сложнее. При входе в атмосферу со скоростью несколько тысяч километров в секунду, вам потребуется в течение нескольких минут, чтобы активировать систему торможения и стабилизации аппарата в атмосфере. В противном случае просто сломать».

Снова одним из преимуществ летающего города Калриссиана постоянный доступ чистого и свежего воздуха, о чем можно полностью забыть, если мы говорим о реальных условиях, в частности условиях Венеры. Кроме того, придется разработать специальные костюмы, облачаясь в которые люди смогут спуститься вниз и пополнить запасы материалов на адской поверхности этой планеты. Дистанционного управления есть на эту тему несколько идей:

«Для обитания в атмосфере, в зависимости от выбранного места, можно, например, проводить очищение атмосферы вокруг станции (на Венере можно перерабатывать CO2 в O2, например), или можно отправить роботов-шахтеров на поверхность с помощью веревки, например, для добычи полезных ископаемых и последующей доставки их обратно на станцию. В условиях Венеры, это снова будет это чрезвычайно трудная задача».

В общем, идея Cloud City выглядит совершенно не подходит с многих сторон.

Гигантский космический корабль «Аксиома» из фильма «ВАЛЛ-И»

Замечательный и трогательный научно-фантастический мультфильм «ВАЛЛ-И предлагает относительно реалистичный вариант выхода человечества из Земли. В то время, когда роботы пытаются очистить поверхность Земли от скопившегося на ней мусора, люди уезжают из системы в дальний космос на гигантском космическом корабле. Звучит довольно реалистично, не правда ли? Корабли мы уже делать научились, так давайте просто сделаем их больше?

На самом деле, эта идея, по мнению Дистанционного управления, почти не очень нереалистично из предложенного в статье списка.

«В фильме показано, что корабль «Аксиома» находится в очень дальнем космосе. Поэтому, скорее всего, доступа для всех внешних ресурсов, которые могут быть необходимы для поддержания на корабле жизни, это, скорее, не имеет. Например, так как корабль будет находиться далеко от нашего Солнца или другого источника солнечной энергии, то, скорее всего, будет работать на базе реактора. Население корабля составляет несколько тысяч человек. Всегда должны есть, пить, дышать воздухом. Все эти ресурсы надо откуда-то брать, а также не забывать об утилизации отходов, которые, безусловно, будут собирать с использованием этих ресурсов».

«Даже если использовать какую-то сверхвысокотехнологическую система поддержания биологической жизни, это найти себя в космической среде, не в состоянии обеспечить пополнение космического корабля достаточного количества энергии, это будет означать, что все эти системы жизнеобеспечения не смогут поддерживать биологические процессы на его борту. Короче говоря — вариант с гигантским космическим кораблем выглядит самый фантастический».

Мир-кольцо. Элизиум

Миры-кольца, какими являются, например, в фантастическом боевике «Элизиум» или игре «Алло», являются, пожалуй, одними из самых интересных идей для космических станций будущего. В «Элизиуме» станция находится близко к Земле, а если игнорировать ее размеры, обладает определенной долей реализма. Однако, самая большая проблема здесь заключается в ее «открытости», что уже только в мыслях — чистая выдумка.

«Быть может, самый спорный вопрос по поводу станции «Элизиум» является ее открытость пространства окружающей среды», — объясняет Дистанционного управления.

«В фильме показано, как космический корабль просто садится на газон после того, как прилетает из космоса. Здесь не имеет подключения шлюзов и тому подобное. А ведь такая станция должна быть полностью изолирована от внешней среды. В противном случае атмосфера долго здесь не задержится. Возможно, на открытых участках станции можно будет обеспечить каким-то невидимым полем, которое позволит свету проникать внутрь, и поддерживать жизнь в высаженных здесь растений и деревьев. Но пока это только фантастика. Таких технологий нет».

Идея станции в форме кольца, хорошая, но пока нереализуемая.

Подземные города, как в «Матрице»

События трилогии «Матрица» на самом деле происходят на Земле. Однако поверхность планеты, населенные роботами-убийцами, и поэтому наш дом выглядит, как инопланетянин и очень негостеприимный мир. Для выживания люди были вынуждены спуститься под землю, ближе к ядру планеты, где по-прежнему тепло и безопасно. Основная же проблема при таких реальных стечениях обстоятельств, кроме, конечно, сложности в транспортировке оборудования, который будет нужен для создания подземной колонии, будет поддерживать контакт с остальным человечеством. Дистанционного управления объясняет эту трудность на примере Марса:

«Подземные колонии могут встретиться с проблемами общения между собой. Связь между подземными колонии на Марсе и Земле требует создания отдельных мощных линий связи и орбитальных спутников, которые станут связующим звеном для передачи сообщения между двумя планетами. Если необходимо наличие постоянной линии связи, в этом случае необходимо использование по крайней мере одного дополнительного спутника, который будет находиться на орбите Солнца. Он будет принимать сигнал и посылает его на Землю, когда наша планета и Марс будут находиться в разные стороны, звезды».

Терраформированный астероид, как в романе «2312»

В романе Кима Стэнли Робинсона люди провели терраформирование астероидов и построили на нем своего рода террариум, где искусственная гравитация создается за счет центростремительной силы.

Эксперт NASA E-Пуля говорит, что главное будет решить проблему герметичности астероидов, учитывая, что большинство из них представлены в деле больших кусков различного космического «мусора». Кроме того, эксперт говорит, что астероидов очень слабо подходят для ротации, а изменение центра его тяжести требует определенных усилий при коррекции его курса.

«Однако строительство космической станции на астероиде действительно возможно. Вам нужно будет только найти самый подходящий летающий кусок скалы», — говорит Ду.

«Интересно, что NASA планирует что-то подобное в рамках своей миссии Asteroid Redirect Mission».

«Одна из задач заключается в выборе наиболее подходящего астероида, с соответствующей структурой, формой и орбита. Были понятия, по которым вопрос помещения астероида на периодические орбиты между Землей и Марсом. Поведение астероида в этом случае меняется таким образом, что они действовали как транспорт между двумя планетами. Дополнительный вес вокруг астероида, в свою очередь, обеспечивала защиту от воздействия космической радиации».

«Основная задача, связанная с тем, что совершенно, было в движении потенциально достаточно подходит для обитания астероида на определенную орбиту (это потребует наличия технологий, которыми в данный момент не у нас), а также добычи и переработки полезных ископаемых на астероиде. Опыт в этом у нас пока тоже нет».

«Размеры и плотность этого объекта больше подходят для отправки туда команды из 4-6 человек, чем построить что-то уровня колонии. И подготовкой к этому НАСА сейчас и занимается».