Иллюстрация художника, изображающая футуристический космический корабль, находящийся на орбите Земли. Цель китайского проекта - изучить возможность строительства мега-космических кораблей длиной более мили. ( Image credit: Shutterstock)
Однако что именно предлагает Китай? Насколько они близки к реальному строительству такого корабля? Возможно, ли такое вообще и зачем строить такой огромный космический корабль?
Хотя на данный момент это предложение не представляет собой серьезного обязательства со стороны китайского правительства, оно отражает растущие амбиции страны в области освоения космоса. Насколько серьезным является это предложение, и серьезно ли к нему относится Китай?
Что предлагает Китай.
Для начала необходимо разобраться, что же на самом деле предлагает Национальный фонд естественных наук Китая (NNSFC) в своем официальном объявлении о проведении исследований.
Согласно South China Morning Post, в конкурсном заявлении NNSFC говорится, что космический аппарат "является основным стратегическим аэрокосмическим средством для будущего использования космических ресурсов, исследования тайн Вселенной и длительного пребывания на орбите".
Однако предложение включает грант только на 2,3 миллиона долларов, что явно недостаточно для реального создания или даже разработки такого космического аппарата. Скорее, речь идет о предварительных изысканиях на предмет того, что потребуется для создания такого космического аппарата. Это существенно отличается от заявления о том, что Китай действительно хочет начать строительство корабля.
И на то есть веские причины. Запуск любого космического корабля - это масштабная задача, которую удалось успешно решить лишь нескольким странам. И реализация всех этих проектов была невероятно дорогостоящей.
NNSFC, агентство по финансированию научных исследований при Министерстве науки и технологий Китая, в своем обращении к исследователям просит рассмотреть целесообразность доставки материалов и даже целых секций корабля на орбиту, где затем они будут собраны в полноценный корабль.
Это не сильно отличается от технологии сборки космических станций в прошлом, например, Международной космической станции (МКС), а также от нынешних проектов, таких как китайская космическая станция "Тяньгун". Станут ли эти идеи основой для строительства многокилометрового корабля на орбите, пока неизвестно, и в этом, собственно, и заключается весь смысл эксперимента. Но так ли уж надуманна попытка построить такое судно в космосе? Вовсе нет, как может показаться на первый взгляд.
До создания космического корабля длиной в милю не так уж далеко
Давайте начнем с того, что в качестве отправной точки мы возьмем корабль длиной в милю, который сам по себе будет считаться мегаструктурой с инженерной точки зрения. Что потребуется для создания космического корабля длиной в милю? Проделать то же самое, что мы уже делали при создании Международной космической станции, только в десять раз больше.
Международная космическая станция имеет длину 109 метров в длину и 75 метров в ширину. Это примерно соответствует размерам футбольного поля. На сборку МКС ушло 10 лет и более 30 полетов, в которых участвовали пять космических агентств из 15 стран. Строительство обошлось примерно в 100 миллиардов долларов, а на обслуживание уходит около 4 миллиардов долларов ежегодно.
Это, конечно, огромная сумма денег, даже если ее распределить на 10 лет, поскольку усилия по созданию космической станции длиной в 1/10 километра были значительными. Если экстраполировать эти данные, то для создания космического корабля длиной в милю потребуется более 300 полетов и около 1 триллиона долларов, чтобы отправить в космос материалы эквивалентные 10 космическим станциям типа МКС.
Это сложная, но это не самая трудная задача. В конце концов, человечество прошло путь от запуска искусственного спутника до отправки человека на Луну всего за 12 лет. А ведь это была такая задача, которая никогда не решалась раньше, и никто не был уверен, что ее вообще удастся решить.
Создание космического корабля длиной в милю - это вопрос не столько размаха, сколько масштаба. При реализации проекта "Аполлон-11" пришлось изобретать новые технологии и придумывать совершенно новые системы и процессы для каждого этапа отправки человека на Луну и его безопасного возвращения на Землю.
Китаю потребуется делать то же самое, только намного эффективнее. "Я думаю, что это вполне осуществимо", - сказал в сентябре в интервью Live Science Мейсон Пек, профессор аэрокосмической инженерии в Корнельском университете и бывший главный технолог НАСА. "Я бы обозначил существующие здесь трудности не как непреодолимые препятствия, а скорее как проблемы масштаба".
Необходим уникальный инженерный подход к решению проблем
Хотя условия микрогравитации позволяют снять напряжения с конструкции, они не устраняют его полностью. И чем длиннее летательный аппарат, тем сильнее могут усиливаться напряжения в конструкции, что требует более детального анализа нагрузок, которым будет подвергаться корабль длиной в милю.
В качестве примера Пек приводит вибрационные колебания, возникающие в конструкции при маневрах, которые, придется совершать, чтобы избежать столкновения с растущим количеством космического мусора, как это приходится регулярно делать Международной космической станции.
Для борьбы с вибрацией могут потребоваться специальные амортизаторы и дополнительные системы контроля, что, несомненно, увеличит общую стоимость проекта.
Также необходимо учитывать, насколько высоко на орбите будет находиться корабль, поскольку солнечная радиация становится тем более интенсивной, по мере удаления от Земли.
Это создаст серьезную угрозу для членов экипажа, а материалы, которые могут обеспечить защиту от радиации, например, свинец, имеют очень большой вес, поэтому их нецелесообразно поднимать на орбиту.
Другой вопрос, который поднимает Пек, - это сила сопротивления земной атмосферы. Любая орбитальная структура будет медленно снижаться, попадая в сравнительно плотные слои атмосферы на низкой околоземной орбите. Для поддержания орбитальной траектории необходимо периодически запускать маневровые двигатели.
Однако даже в космическом пространстве конструкция длиной в милю будет иметь невероятно большую массу, что потребует очень много топлива для поддержания стабильной орбиты.
"Возможно" не всегда означает "осуществимо"
Все это говорит о том, что инженерные задачи по созданию космического корабля длиной в милю на самом деле не являются сложными в концептуальном смысле. Но, как и в случае с космическим лифтом, понимание того, как правильно что-то сделать, и возможность это сделать - две совершенно разные вещи.
Это похоже на то, как если бы мы говорили о строительстве звездолета "Энтерпрайз", - сказал Live Science Майкл Лембек, профессор аэрокосмической инженерии в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. "Это фантастично, неосуществимо, об этом интересно думать, но не очень реалистично для нашего уровня технологий".
Определение того, возможен ли такой проект во многом зависит от того, для чего будет предназначен космический корабль. В том случае, если бы Китай был заинтересован только в эффективном строительстве космической станции длиной в милю, а не корабля в традиционном понимании, то все было бы намного проще. Однако если Китай собирается отправить корабль за пределы низкой околоземной орбиты, это еще больше усложнит его строительство.
Помимо проблемы с радиацией, использование двигателей для выведения космической станции на геостационарную орбиту - это одно, а перемещение ее по космосу - совершенно другое.
Силы, действующие на конструкцию, могут быть настолько велики, что задача перемещения такого судна становится все более трудновыполнимой.
Кроме того, может возникнуть проблема нехватки ресурсов. Для строительства корабля длиной в милю необходимо собрать “целую милю” минералов, металлов, электроники и прочих ресурсов. Их придется откуда-то брать, соответственно материалы, используемые для космического корабля, не будут задействованы в других проектах, а это не так просто. Космический корабль длиной в милю может оказаться очень сложным с политической точки зрения даже для такой страны как Китай.
Для чего нужен корабль длиной в милю?
Для чего может понадобиться космический корабль длиной в милю, если гипотетически он может быть построен? Межзвездные путешествия не рассматриваются, поскольку разогнать километровый корабль до скорости, необходимой для межзвездного путешествия, будет экспоненциально дороже, чем сделать это с помощью корабля меньших размеров.
Впрочем, межпланетные путешествия не исключаются, поскольку для длительного путешествия например к лунам Юпитера или Сатурна для путешественников потребуется достаточное количество жилого пространства. Хотя, опять же, меньший корабль был бы гораздо более рентабельным для первых миссий такого рода.
Однако для мегаструктуры такого размера могут найтись и другие научные применения, даже если это будет не совсем космический корабль в том смысле, в котором многие его себе представляют.
Возможно, самым любопытным использованием подобной конструкции длиной в милю будет платформа для космического телескопа, сказал Пек, который при таких размерах может быть настолько мощным, чтобы рассмотреть детали поверхности экзопланет в соседней галактике.
"Это могло бы изменить наше понимание существования экзопланет и, возможно, жизни во Вселенной".
29 декабря 2021, среда 01:35
Автор: amv212.
Источник: https://overclockers.ru/blog/amv212/show/61138/kitaj-planiru...
