Для того чтобы люди смогли жить в космосе, им нужна гравитация. Концепций относительно того, как можно ее создать искусственно, развилось уже несколько. Одна из них, под названием «космическая станция Конечного», основана на непрерывном ускорении с помощью двигателя Эпштейна. Работает она не со всеми планетами и их спутниками, и то, пока люди пребывают на орбите.
Центр кривизны
Искусственная гравитация – это псевдосила. И не сила вообще, а движение по инерции, несущее объект в сторону от оси вращения. Это результат его центростремительной силы, возникающей при движении по круговой траектории. То, что при помощи центробежной силы можно создать гравитацию, было теоретически доказано еще в 1960-х годах.
А Orbital Assembly Corporation планирует в 2025 году начало строительства орбитального отеля с искусственной гравитацией, которую создаст центробежная сила. Первой же среди известных концепций можно назвать колесо фон Брауна. В ее рамках космическая станция представляет собой вращающееся колесо.
Для того чтобы создать искусственную гравитацию, нужно центробежное ускорение, которое представляет собой мгновенную угловую скорость движения относительно центра кривизны траектории в квадрате, помноженную на радиус кривизны траектории в этой точке. Только скорость вращения и размер может много что изменить.
Человек перестанет ощущать свой вес, пол под ним станет вращаться, что приведет к потере равновесия. Зона комфорта ограничивается какими-то несколькими сотнями метров в диаметре. В теории такую станцию построить можно, однако на практике понадобится добывать астероиды.
Станция на тросах
Чтобы симулировать гравитацию, космическая станция должна вращаться медленно, а радиус должен быть большим. Этого можно добиться, если две части станции, как противовес, соединить тросом, длиной в несколько сотен метров. Собранная таким образом станция будет вращаться вокруг общего центра масс. Это не сложно сделать со Старшипами, например.
Искусственная гравитация 1G возникла бы при из вращении с одним оборотом в минуту с длиной троса всего в 1,5 километра. Для межпланетных путешествий это прекрасное решение. Однако, совершенно не подходящее для орбитальных космических станций. На такую станцию довольно трудно сесть, и она нестабильна. Чтобы убрать это ограничение можно использовать трос иначе.
Станция на тросах в принципе может и не вращаться. Таковой является орбитальная космическая станция Конечного. Она представляет собой связанную из двух масс систему: нижней и верхней станции. Нижняя находится над поверхностью планеты, но на определенной высоте. Верхняя размещается уже на орбите планеты. Соединенные между собой станции будут вращаться с одинаковой угловой скоростью.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Конфигурации
Гравитация планеты будет притягивать нижнюю станцию вниз. Верхняя же будет стремиться в космос под воздействием центробежной силы. Чтобы стабилизировать систему, нужно сбалансировать эти две силы. Так станции будут перманентно ускоряться, то есть возникнет искусственная гравитация.
Направление ускорения для каждой станции будет свое, нижняя так и будет ускоряться вниз, а верхняя вверх. При такой ситуации космонавтам, обитающим на верхней станции, нужно будет задирать голову вверх, чтобы увидеть Землю в иллюминатор. Орбитальная станция Конечного может быть реализована в разных конфигурациях.
Величина ускорения G зависит от дальности Верхней станции по отношению к планете. Притяжение зависит от количества оборотов: чем медленнее вращается, тем сильнее притягивается, при этом нижняя станция получает большее ускорение. Чтобы достичь минимального нужной силы гравитации, Верхнюю станцию нужно разместить на высоте в 13 700 километров над поверхностью.
Средняя станция
Ключевой параметр в регулировке – угловая скорость. Если она маленькая, то нужен будет длинный трос. Если она будет слишком большая, то притяжение к планете ослабнет. Верхняя станция к тому же должна быть легче Нижней, тогда и трос можно сделать короче. По самым оптимальным расчетам при длине троса в 2178 километров, удаленности Верхней станции на 2700 километров, а Нижней на 522 километра, скорость вращения будет составлять 12,5 оборота в день.
Только так обе станции будут иметь одинаковую массу, и в этой оптимальной точке, где последствия микрогравитации сведутся к минимуму, будет достигнуто притяжение в 0,27G. Это значение в 2 раза больше, чем на Луне, но меньше, чем на Марсе. Гораздо сильнее упрощает задачу появление в этой системе Средней станции, служащей элементом стабилизации.
Имея микрогравитацию, она бы способствовала равномерному и одновременному распределению масс двух других станций вниз и вверх. Среднюю станцию целесообразно было бы разместить на высоте в 1470 километров. На ней космонавты могли бы работать, а жить на двух других станциях, перемещаясь между станциями на подъемнике.
Эту концепцию взял за основу Фонд Gateway Foundation, который хочет создать космическую станцию с искусственной гравитацией под названием "Вояджер". На ней туристы и ученые смогут пребывать по несколько недель.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
