Scienty

Человечество приблизилось к возможности покинуть Землю и начать освоение космоса. При нынешнем уровне науки и техники это вполне достижимо. Первая колония может появиться в течение 30 лет не на Луне или Марсе, а около Цереры.

К такому выводу пришел финский астрофизик, астробиолог и изобретатель Пекка Янхунен. Pekka JanhunenЕго выводы представлены в статье с подробным описанием. опубликованной на портале arXiv.orgПекка трудится в Финском метеорологическом институте при университете Тарту (Эстония) и финской компании, занимающейся созданием миниатюрных спутниковых платформ. Aurora Propulsion TechnologiesПо его мнению, Церера подходит для роли первенца в освоении человеком Солнечной системы.

Фанаты сериала «Пространство» и книг, на которых он основан, могут быть довольны — освоение космоса во вселенной произведения происходит аналогичным образом. В фантастике люди прорыли сеть туннелей под поверхностью Цереры и раскрутили ее, чтобы сымитировать центробежной силой гравитацию, а Пекка предлагает более реалистичный вариант. Количество энергии для ускорения вращения карликовой планеты слишком велико. Кроме того, придется спечь всю поверхность, чтобы вещество с нее не разлетелось в космос.

Почему именно Церера

Финский учёный полагает, что Церера могла бы стать более практичным источником для строительства орбитальной базы. Эта карликовая планета богата водой, азотом, углеводородами и железом. Вода необходима для жизни, из неё можно получить кислород (для дыхания и как окислитель ракетного топлива), а также водород (топливо). Азот – газ, который используется для создания атмосферы, а также является основой для производства удобрений. Углеводороды с железом могут служить строительными материалами.

Малая сила тяжести на поверхности Цереры позволяет поднимать грузы с малой затратой энергии. Ускорение свободного падения в 3% от земного делает возможной постройку орбитального лифта с помощью современных материалов и технологий. Исходя из данных о карликовой планете и научных работ о технологиях космического производства, Пекка приходит к выводу, что на Церере не требуется развертывание сложного производства. Возможно только первичное очищение руды; остальные манипуляции с материалами выгоднее проводить на орбите.

По проекту финского ученого с высоты в 1024 километра, где завершается космический лифт, грузы доставляются на орбиту в 100 тысяч километров. Разница пройденных расстояний не должна никого смущать: благодаря низкой гравитации Цереры для дальнейшего подъема потребуется всего 20 метров в секунду приращения скорости. Необходимую энергию для подъема смогут вырабатывать огромные солнечные батареи на противовесах космического лифта.

Что строим

Внутри конструкции из типовых цилиндрических модулей размещённые вблизи карликовой планеты располагаются подвижные внутренние цилиндры, защищённые внешними неподвижными модулями.

В каждой «бочке» на одной оси установлены два внутренних цилиндра диаметром в километр и длиной пять метров. Для компенсации возмущений вращаются в противоположные стороны. На их торцах, помимо системы двигателей, размещены зеркала, на которые падает свет, проходящий сквозь окна в защите. Внутри эти вращающиеся цилиндры двухъярусные.

На обратной стороне внешней стенки расположен первый обитаемый слой — сельский. Его поверхность покрыта полутораметровым слоем плодородного грунта, на котором можно выращивать деревья и сельскохозяйственные культуры. Тяжесть здесь соответствует земной, сюда же направляется свет зеркал в торцах конструкции. В пятидесяти метрах ближе к оси вращения находится городской уровень. Большая часть жителей и трудящихся проживает и трудится именно здесь, где сила тяжести составляет 0,81 земной.

Пекка тщательно обдумал многие другие нюансы: получение энергии, рациональное использование ресурсов и действия в случае, если на Церере не окажутся достаточными необходимыми соединениями. Уровень детализации плана впечатляет.

Много таких «бочек» с двумя обитаемыми цилиндрами внутри может быть — десятки или даже сотни. Их объединяют в мегаконструкцию, похожую со стороны на исполинскую двухстороннюю пудреницу. «Крышки» — зеркала, концентрирующие солнечный свет на торцы обитаемых модулей. Самое интригующее — время постройки такого фантастического сооружения: 22 года. По расчётам Янхуннена, именно за такой срок с момента прибытия подготовленной к работе экспедиции на Цереру удастся собрать первый функционирующий цилиндр.

Сколько это будет стоить

Оценивая стоимость такого амбициозного проекта, бесполезно пытаться высчитать необходимую валюту. Это бессмысленно без понимания всей бизнес-модели начинания. У физиков есть свое, более научное мерило — затраченная энергия. И, удивительно, у финского визионера получились вполне реалистичные цифры: для подъёма с поверхности Цереры килограмма груза на орбиту высотой 100 тысяч километров потребуется около 134 килоджоулей энергии (с Земли на высоту 100 километров — не менее 11 мегаджоулей). Для простоты эксплуатации можно использовать паровые ракеты, набрав воды с поверхности и испаряя ее.

Вопрос о материалах для конструкции: по расчётам финского ученого, для одного цилиндра потребуется 484 тонны стали. Для выплавки килограмма этого металла нужно 20 мегаджоулей — Пекка взял среднее значение между несколькими технологиями. Можно посчитать, что солнечных батарей МКС (максимальная мощность 120 киловатт) хватит на такую работу за три года. Иными словами, фантастики нет, если есть желание, цель и финансирование.

Есть ли шанс на воплощение

Янхунен не рассмотрел множество нюансов в своей статье, поскольку прежде всего исследовал вопрос реалистичности постройки станции. Сложности поддержания биосферы внутри цилиндров, обеспечения строителей ресурсами и налаживания транспортных связей с Землей оставлены для других работ. Тем не менее публикация финна заслуживает внимания, так как на первый взгляд в ней нет фундаментальных ошибок.

Идеи о строительстве космических колоний долгое время рождались в умах людей, и сейчас они стали более актуальны, чем когда-либо. Один из участников новой космической гонки, мультимиллиардер Джефф Безос, стремится к такому будущему. По его мнению, человечество должно начать жить на станциях, подобных описанной Янхуненом. Возможно, глава Blue Origin имеет в виду примерно такую же картину. Мы увидим начало строительства базы около Цереры уже до середины XXI века. Во всяком случае, эта карликовая планета заслуживает внимания не только с научной точки зрения: на ней слишком много полезных для колонистов ресурсов, чтобы пренебрегать столь выгодными местами.