Астроинженерные сооружения

Астроинженерные сооружения
Итак, пирунята и опытные пирунисты, мы продолжаем попытки возродить рубрику #Нацпроект_наука.

Сегодня будет пост про астроинженерные сооружения. По определению, это сооружения настолько огромные, что их размеры сопоставимы с размерами планеты. На сегодняшний день единственным реально построенным сооружением такого класса могла бы стать “Зенит-Арена”, если бы выделенные на неё деньги и сроки были целиком израсходованы на строительство. Поскольку это не так (как все мы знаем, деньги украли агенты Навальсона, чтобы очернить власть), все о чем идет речь в данном посте — исключительно теоретические выкладки. Во всяком случае, пока.

Конечно, про будущее точно можно сказать только одно: оно будет намного страннее, чем всё, что мы сейчас можем представить. И эти проекты, которые сегодня выглядят футуристичными и поражающими воображение, возможно когда-то будут выглядеть такой же глупостью, как идея общаться с орбитальной станцией посредством бумажных писем (было такое у кого-то из фантастов). Ну а пока – меня лично больше всего радует то, что где-то есть люди, которые серьезно мыслят в таком масштабе времени и пространства.

Итак, поехали, по нарастанию масштабов:

Орбитальный лифт

Идея проста до тупости: давайте возьмем трос, зацепим его за станцию на геостационарной орбите [пояснение для тех кто не знал/забыл/читает с сыном – это орбита, на которой спутник вращается вокруг Земли с той же угловой скоростью, что и сама Земля вокруг своей оси, т.е. спутник как бы висит над одной точкой на поверхности Земли], и будем лазать по нему на орбиту и обратно (рисунок 1). Чтобы станция вместе с тросом не упала на Землю под весом троса, трос продолжается на некоторое расстояние за геостационарную орбиту, где к нему цепляется в качестве противовеса какая-нибудь достаточно тяжелая ненужная дрянь, которая будет под рукой — небольшой астероид, комета, картавый идеолог русского национализма. По тросу вверх-вниз ползает подъемник и таскает грузы между Землей и орбитой.

Орбитальный лифт

Основных проблем две: во-первых, из чего изготовить трос. До геостационарной орбиты, на минуточку, 36 тысяч километров. Трос такой длины из любых известных материалов, включая кевлар и прочнейшую сталь, порвался бы под собственным весом. Углеродные нанотрубки, предположительно, обладают требуемой прочностью, но пока что их получают в количествах, достаточных только на нить длиной меньше миллиметра. Да и те не чистые, а разбодяжены всякой хуйней аки бояра метанолом, поэтому их прочность ниже расчетной. Есть и другие разрабатываемые материалы, которые возможно смогут достичь требуемой прочности, но с ними дела еще хуже.

Во-вторых, подъемник. Ему предстоит карабкаться по тросу на высоту 36 тысяч километров. Даже двигайся он со скоростью современного авиалайнера, на это ушло бы почти двое суток. Поскольку трудно представить себе подъемник, способный карабкаться вверх со скоростью 800 км/ч, очевидно что подъем займет много дней. И на всё это время подъемнику нужен запас энергии, потому что большинство предполагаемых материалов для троса не являются проводниками.

Есть проблемы и поменьше, такие как ураганы, которые могут повредить трос, или прохождение через радиационные пояса, смертельные для пассажиров лифта. Однако, в целом, при достаточном финансировании (по некоторым оценкам $ 7 – 14 млрд, всего-то как несколько авианосцев) этот проект мог бы быть завершен на существующем уровне технологий — надо только поднапрячься и родить наконец нормальные нанотрубки.

Когда лифт будет построен, стоимость вывода груза на орбиту на нем будет гораздо ниже, чем на ракете. Да и гораздо экологичнее. Однако тот грузопоток что есть и может возникнуть в обозримом будущем на порядки меньше, чем то, что нужно, чтобы лифт смог окупить себя. На Луне или Марсе построить лифт гораздо дешевле и проще (не считая расходов, чтобы туда долететь), но там уж совсем нечего на нем возить.

Петля Лофстрома

…она же пусковая петля. Устроена несколько сложнее. Представьте себе трос или цепь из магнитного железа, диаметром ~5 см, и длиной несколько тысяч километров. Этот трос находится внутри вакуумной трубы. Труба с тросом, начинаясь на Земле, под углом поднимается на высоту 80 км, на этой высоте проходит 2000 км, потом спускается к земле, разворачивается, и проделывает тот же путь в обратном направлении и замыкается в петлю (рис 2). Трос движется внутри трубы со скоростью 10-15 км/с, подвешенный на электромагнитной подвеске (потому что никакая другая не выдержит такой скорости).

Петля Лофстрома

[Писать здесь уравнения, почему эта шняга будет висеть в воздухе, я конечно не стану (да я их и не знаю, лол), но на пальцах это можно объяснить так: все мы знаем, что если тело разогнать достаточно быстро, то оно не будет падать, а будет летать по орбите, как МКС например. А если разогнать еще быстрее, то оно улетит с орбиты нахрен, как межпланетные станции. Так вот каждый отдельный кусок троса или звено цепи тут — это как раз такое тело, которое стремится улететь с орбиты, но ему не дает электромагнитная подвеска. За счет этого он как бы тянет за собой подвеску, трубу и всё что на ней понавешано прочь от Земли — т.е. вверх]

Груз поднимается лифтом (обычным) на высоту 80 км у одного из концов петли. Вдоль верхнего 2000-километрового прямого участка петли проходит трасса электромагнитного ускорителя, который разгоняет груз до орбитальной скорости.

Петля дешевле в постройке, чем лифт, и вполне может быть реализована при существующих технологиях, и с существующими материалами. Есть и ряд других преимуществ. Однако, она всё ещё стоит невъебенно дорого, и пока нет и не предвидится такого грузопотока, чтобы её окупить.

Кроме того, один из главных недостатков петли Лофстрома — это огромная кинетическая энергия, запасенная в конструкции. Если в какой-то момент электромагнитная подвеска сломается, или её сломает какой-нибудь католик-террорист, то при разрушении петли вся эта энергия выделится очень быстро — попросту говоря ебанет так, что любая атомная бомба позавидует.

Орбитальный мост

Ну а теперь мы переходим к по-настоящему БОЛЬШИМ сооружениям. Орбитальный мост – это гигантская эстакада, которая опоясывает всю Землю по экватору. Диаметр эстакады несколько больше диаметра Земли, так что часть её лежит на поверхности, а часть находится в открытом космосе (рисунка не нашел, просто представьте очень жирную феминистку которая хотела покрутить обруч, а он оказался только немногим шире чем её пузо. Вот обруч это орбитальный мост, а феминистка это Земля, да простит меня Пирун за такие аналогии). Грузы загружаются на наземную часть обруча, разгоняются электромагнитным приводами до орбитальной скорости, и запускаются с его космической части.

Альтернативный вариант – разместить внутри обруча кольцо из сцепленных металлических болванок, которые двигались бы в вакуумной трубе, наподобие того как это было в петле Лофстрома. Тогда этот обруч смог бы вращаться вокруг Земли, чтобы аналогия с хула-хупом стала совсем уж полной (как и феминистка, азазаз). Грузы в таком варианте загружаются в лежащую на земле часть обруча, а когда обруч совершает пол-оборота и она становится дальней от Земли частью — грузы отпускают в космос.

Несмотря на кажущуюся фантастичность, в теории этот проект может быть построен на текущем уровне технологий и с существующими материалами. Правда, насколько мне известно, пока что не нашлось людей, ебанутых достаточно, чтобы посчитать, сколько ЭТО будет стоить, и какой грузопоток его окупит. Подозреваю, что отправка в космос легионов Космодесанта, чтобы нести свет Императора среди далеких звезд – это _минимальный_ уровень, на котором можно говорить о рентабельности подобных сооружений.

Глобус Кассус (Globus Cassus)

В предыдущем пункте мы покинули границы здравого смысла, теперь же покидаем границы технических возможностей современного человечества. Глобус Кассус (далее ГК) – чисто гипотетический проект, хотя автор посвятил целую книгу тому, как его можно реализовать. Для реализации, в числе прочего потребуется 4 орбитальных лифта, но это не основная проблема. Выглядит ГК так, как показано на рис 3, и это когда-то было планетой Земля. Диаметр этой штуки – 85 000 км (почти в 7 раз больше земного), внутри она полая, и вращается вокруг оси, перпендикулярной плоскости, в которой она растянута. На её постройку предполагается использовать ВЕСЬ материал Земли — в смысле, не то что валяется на поверхности, а вот целиком саму Землю.

Globus Cassus. Четыре «хвоста» в тех местах, где были орбитальные лифты. Их размах чуть меньше диаметра орбиты Луны.

Люди (а также всё остальное) живут на внутренней стороне ГК. Силу тяжести, как водится, обеспечивает вращение вокруг оси. Населены только экваториальные районы, где сила тяжести и атмосферное давление близки к земным. В тропических районах давление и притяжение ниже, там можно только как-то что-то выращивать поесть, а на полюсах нет ни воздуха, ни притяжения, они пригодны лишь для производства. Свет попадает через два гигантских окна, напротив которых расположены два обитаемых района. Несмотря на всё это, обитаемая поверхность примерно вдесятеро больше, чем на современной Земле.

Повторюсь, автор идеи (Christian Waldvogel) в своей книге подробно расписывает процесс и технологию постройки ГК из Земли, с одновременным (!) переносом на него всей атмосферы, гидросферы и биосферы. Скорее всего, в книге даже ни разу не звучит слово “магия”. А зря.

(Если вы заинтересовались и станете гуглить, предупреждаю – на русском практически нет информации по ГК)

Сфера Дайсона

Ну а теперь мы дошли до уровня, на котором играют действительно серьезные ребята. Советский физик Кардашёв однажды придумал шкалу, по которой можно разделить космические цивилизации на 3 уровня развития (надо отдать мужику должное, он бесполезную хрень просто выдумывал, и за бесплатно, а не вводил на гос.уровне за нехилую зарплату, как некоторые другие деятели той эпохи). Так вот всё начиная от крестьян с мотыгами и вплоть до всех проектов о которых я говорил выше, в этой шкале попадает… нет, не на первый. На нулевой уровень. А мы теперь заглянем на второй.

Сфера Дайсона

Сфера Дайсона – это сфера, радиус которой примерно равен земной орбите, а в центре у неё – сюрприз-сюрприз! – Солнце (рис 4). Нет, никто даже в самой общей и отдаленной перспективе не представляет, как можно построить что-то подобное. Единственное, что ясно – на это уйдет материал всех планет и астероидов системы. Назначением этого проекта является во-первых, получение ОГРОМНОГО пространства под жизнь (в миллиарды раз больше поверхности Земли — Дедушке и не снился такой Lebensraum!), и во-вторых использование ВООБЩЕ ВСЕЙ энергии, выделяемой Солнцем (что собственно и является определением второго уровня по Кардашеву, и лучше б вам не спрашивать что нужно для третьего).

Есть и другие проекты, на основе сферы Дайсона. Например, двигатель Шкадова (рис 6). Он представляет собой сегмент сферы Дайсона, этакий “купол” навроде зонта или парашюта, внутренняя сторона которого зеркальная. Таким образом, звезда начинает излучать меньше энергии в направлении этого “купола”, и больше в противоположном направлении. И эта разница в излучении создает тягу, наподобие реактивного двигателя, и тащит всю систему в направлении от звезды на “купол”. Зачем это надо? Как будто если бы у тебя была возможность подвигать туда-сюда звезду, ты бы спрашивал «зачем»! Ну и вообще, а вдруг мы всем человечеством решим завести сраный трактор и свалить из сраного Млечного Пути.

Двигатель Шкадова — это белая полусфера в дальней части изображения. Он тащит всю систему «от нас». Кольца из дисков — это бета-версия сферы Дайсона, а белый шарик в центре, как вы уже поняли, звезда.

Еще один интересный концепт на базе сферы Дайсона это «мозг-матрешка». Это система из нескольких вложенных друг в друга сфер (отсюда и название), которые полностью поглощают энергию расположенной внутри звезды, и используют её для работы нанокомпьютеров, которыми сплошь покрыта поверхность всех сфер. ЧТО может рассчитывать компьютер таких размеров, представить сложно (гусары, ни слова о биткоинах!) Одно из предположений – такой компьютер мог бы в точности смоделировать новую Вселенную с блэкджэком и шлюхами. Возможно, он уже это делает, в какой-то другой вселенной, и моделирует сейчас всю эту вакханалию с запретом тора и пармезана, шутками про гомопирунизм, моделирует даже лично тебя, %username%…

Есть еще много интересных проектов. Они поражают воображение и показывают что технический прогресс еще только в начале пути. Но самое главное, на мой взгляд, они напоминают что пока большинство населения планеты занимается тем что решает сколько негров должно быть в фильме, заматывает баб в мешки для мусора, или воюет с покемонами и пармезаном, где-то все же есть люди, которые реально думают над вопросом, как бы всему человечеству пережить ближайшие пару тысяч лет. Да их немного, да они часто ошибаются и придумывают чушь.

Но пока они есть — есть шанс что у них что-нибудь получится.

by Александр Петухов

В этой же рубрике:  История морских сражений / Broadside