Астероиди отвътре навън: практичен метод за създаване на космически местообитания

Сподели

Някои хора изпекоха много хляб по време на локдаун. Други събраха екип от учени и измислиха практичен начин да превърнат астероидите в космически местообитания, като ги завъртят отвътре навън и създадат гигантски въртящи се градски пръстени с размерите на Манхатън.

В последната група са екип от учени от университета в Рочестър, които насочиха вниманието си към “дива теоретична” статия, сега публикувана в списанието Граници в астрономията и космоса. Предизвикателството, което си поставиха: как да създадат космическо местообитание с размерите на град, в което хората да живеят постоянно, без огромното пространство и предизвикателството да изстрелят всички материали в космоса от Земята.

Астероидите представляват големи купчини материали, реши екипът: „всички тези летящи планини, които се въртят около слънцето, могат да осигурят по-бърз, по-евтин и по-ефективен път към космическите градове“, казва съавторът и професор по физика и астрономия Адам Франк. Проблемът е, че те далеч не са достатъчно големи, за да осигурят полезно количество гравитация. Това е голяма работа; продължителните периоди при нулева или ниска гравитация причиняват редица здравословни проблеми при астронавтите, така че екипът реши да приеме минимум 0,3 g – около една трета по-малко, отколкото бихте получили, живеейки на Марс.

За да създадете малко гравитация, бихте могли потенциално да издълбаете астероид с приличен размер и да го завъртите като пръстеновидна станция, като използвате центробежна сила, за да създадете тези 0,3 g. След това можете да построите града си изцяло в рамките на въртящия се астероид; разбира се, там щеше да е тъмно, но скалата щеше да предпази хората от вредното космическо лъчение. Това може да има шанс да проработи, ако астероидът е направен от твърда скала с висока якост на опън навсякъде.

Но повечето астероиди не са твърда скала – поне не повечето от тези в нашата слънчева система. Екипът разгледа състава на нашите местни „летящи планини“ и откри, че повечето са повече или по-малко гигантски купчини от развалини, колекции от големи и малки скали, държани слабо заедно от собствената им взаимна гравитация. Издълбайте едно от тези неща и го завъртете нагоре и „земята“, която се опитвате да създадете вътре в астероида, просто ще изхвърчи в космоса и ще изчезне.

И така, как биха могли на практика да построят благоприятен за хората град върху купчина космически отломки? Като го поставиха в гигантска торба, те решиха. Чанта с форма на цилиндър, доста по-голяма от самия астероид, направена от гъвкава, ултра лека, ултраздрава мрежа от въглеродни нановлакна. Това, казва водещият автор и кандидат за докторска степен Питър Миклавчич, “би било изключително леко в сравнение с масата на астероидните отломки и местообитанието, но достатъчно силно, за да държи всичко заедно. Дори по-добре, въглеродните нанотръби се разработват днес, с много интерес към увеличаване на тяхното производство за използване в по-мащабни приложения.

Екипът реши да моделира процеса около малък астероид, нещо като Bennu, с радиус от 300 m (984 фута). Това ще бъде увито в нанофибърна торба с начален радиус с размер, за да обвие самия астероид, но проектиран да се разширява, в стил акордеон, до радиус около 3 км (1,86 мили) с енергийно абсорбиращи компенсатори, вградени в неговата структура.

Тогава ще е време да започнем да въртим астероида на парчета и да го обръщаме отвътре навън. Екипът реши, че това е осъществимо с помощта на захранвани със слънчева енергия оръдия за развалини, прикрепени към външната повърхност на защитната мрежа, които биха захванали парчета от астероидни развалини с помощта на транспортни ленти или винтовете на Архимед и ги изхвърлиха тангенциално в космоса, създавайки въртящ момент върху по-голямата част от астероида вътре.

Тъй като астероидът се върти все по-бързо и по-бързо, неговата тромава маса се изхвърля навън, за да запълни и разшири нанофибърната торба
Тъй като астероидът се върти все по-бързо и по-бързо, неговата тромава маса се изхвърля навън, за да запълни и разшири нанофибърната торба

Университет на Рочестър

В зависимост от това колко слънчева енергия е налична, колко оръдия за развалини имате и колко големи са развалините, които хвърляте, екипът създаде формула, за да определи колко време ще отнеме, за да завърти нещото до вида скорост, от която се нуждаете за полезна изкуствена гравитация. За примера с размера на Bennu екипът откри, че ще бъде практически възможно да го ускори в рамките на няколко месеца.

В този момент астероидът ще се върти достатъчно бързо, така че повърхността му ще се опъне срещу нанофибърната торба под действието на центробежна сила – и инженерите могат да започнат да освобождават торбата, за да й позволят да се разшири навън по контролиран начин, слоеве от развалини, изтласкващи се срещу чантата наоколо. След като достигне пълния си 3-километров радиус, чантата ще се опъне и готово: пръстен, въртящ се достатъчно бързо, за да създаде полезна гравитация, със скалист земен слой с дълбочина около два метра (6,6 фута) – достатъчно, за да действа като работещ щит за космическа радиация.

„Въз основа на нашите изчисления“, казва Франк, „астероид с диаметър 300 метра, само няколко футболни игрища напречно, може да бъде разширен в цилиндрично космическо местообитание с около 22 квадратни мили (56,9 квадратни километра) жизнена площ. Това е приблизително колкото Манхатън.“

Екипът установи, че „обръчното напрежение“, поставено върху мрежата от въглеродни нановлакна, ще бъде „в рамките на много съществуващи в момента строителни материали“, дори ако започнете с астероид с радиус от 500 метра (0,3 мили) и го завъртите нещото става достатъчно бързо, за да ви осигури пълна изкуствена гравитация от 1 g, еквивалентна на Земята.

Така че да, заключи екипът, обръщането на астероидите отвътре в мрежести торби от нанофибър наистина изглежда като осъществим начин за полагане на основите на космически град – и много по-евтин и по-прост, изглежда, отколкото ако се опитате да изстреляте всичките си материали от Земята. Имайте предвид, че все пак ще трябва да пуснете материалите, за да населите този безплоден, скалист пръстен със сгради, животоподдържащи системи, космически пъбове и огради, за да спрете хората да изплуват в мастилена тъмнина, след като се изгубят на път за вкъщи от космическия пъб .

„Очевидно“, казва Франк, „никой няма да строи астероидни градове в скоро време, но технологиите, необходими за осъществяването на този вид инженерство, не нарушават никакви закони на физиката. Идеята за астероидни градове може да изглежда твърде далечна, докато не разберете, че през 1900 г. никой никога не е летял със самолет, но точно в този момент хиляди хора седят удобно на столове, докато летят със стотици мили в час, мили над земята . Космическите градове сега може да изглеждат като фантазия, но историята показва, че век или повече технологичен прогрес може да направи невъзможните неща възможни.

Статията е със свободен достъп в сп Граници в астрономията и космическите науки.

източник: Университет на Рочестър



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели