Физики из Рочестерского университета поставили перед собой задачу разработать практический метод создания пространства в космосе, в котором могли бы спокойно проживать люди без затратного запуска необходимых материалов с Земли. В статье в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, которую исследователи назвали «дико теоретической», рассматривается научно-фантастическая идея, похожая на ту, которую изобразили в сериале «Пространство»/The Expanse от Amazon — использование астероида для построения города.
Вращающийся космический мегаполис
В 1972 году NASA поручило физику Джерарду О’Нилу спроектировать космическую среду для жизни людей — так появилась так называемая «колония О’Нила». Космический мегаполис в соответствии с концепцией должен был состоять из двух вращающихся в противоположных направлениях цилиндров со стержнем, соединяющим их на концах. Они вращаются на скорости, достаточной для создания искусственной гравитации и комфортной для пребывания там людей.
С тех пор фильмы (включая «Звездный путь») и книги (такие, как роман Орсона Скотта Карда 1985 «Игра Эндера») изображали цилиндрические пространства О’Нила, населенные людьми. Джефф Безос ссылался на концепцию в своих представлениях о будущем пространстве в космосе, а Илон Маск называл ее «бессмысленной».
Хотя цилиндры О’Нила и предлагают решение проблемы отсутствия гравитации в космосе, поставка необходимых строительных материалов с Земли в космос для их создания была бы сложной и непомерно дорогой задачей.
Летающая гора материала
Астероиды — это твердые тела, вращающиеся вокруг Солнца и оставшиеся после образования Солнечной системы примерно 4,6 миллиарда лет назад. По оценкам ученых, в нашей Солнечной системе путешествует около 1000 астероидов диаметром более километра.
Команда из Рочестера уверена, что астероиды — это «летающие горы с огромной кучей материала, которые могут предоставить более быстрый, более дешевый и эффективный путь к строительству космических городов». И предлагают способ, как этим воспользоваться.
Проблема в том, что астероиды не настолько велики, чтобы обеспечить необходимую силу тяготения (длительные периоды пребывания в условиях нулевой или низкой гравитации вызывают ряд проблем со здоровьем астронавтов), поэтому команда выбрала минимальную — 0,3 g — примерно на треть меньше, чем при жизни, например на Марсе
Чтобы обеспечить гравитацию, физики предлагают «раздолбать» астероид большого размера, раскрутить его (используя центробежную силу для создания 0,3 g) и построить город, скрытый слоем камней от космического излучения.
Этот способ мог бы сработать, если бы астероид состоял из твердой крепкой породы. Но большинство из них не такие — физики изучали состав некоторых, ближайших к нам, и обнаружили, что те в большинстве своем являются гигантскими грудами обломков больших и маленьких камней, слабо держащихся собственной гравитацией (пробейте дыру в одном из них, раскрутите и «город», который вы пытаетесь создать, просто улетит в космос и исчезнет).
Сумка из нановолокна
В таком случае, считают ученые, может помочь «защитный мешок» — цилиндрическая сумка, чуть больше самого астероида, сделанная из гибкой, сверхлегкой и сверхпрочной сетки из углеродного нановолокна, которая смогла бы удерживать эту среду.
Для моделирования процесса команда выбрала небольшой астероид, похожий на Бенну
101955 Бенну — околоземный астероид, входящий в группу Аполлона. Астероид имеет радиус около 262 м. Это один из тех космических объектов, для которых вероятность столкновения с Землей достаточно высока. В 2135 году он окажется на расстоянии около 300 тысяч километров от Земли, радиусом 300 м. Его завернули в мешок из нановолокна соответствующего размера, но со способностью растягиваться до 3 км (похоже работает система в гармошке).
Теоретически процесс может проходить примерно так:
- Астероид будет вращаться для создания искусственной гравитации – процесс, который неизбежно приведет к его распаду;
- Обломки астероида разлетаются и расширяют мешок из нановолокна до максимально допустимого размера;
- Нановолокно натягивается, захватывая обломки;
- Камни в дальнейшем формируют достаточно толстый слой (примерно 2 метра) — достаточный для защиты от радиации всех, кто находится внутри. Вращение цилиндра вызывает искусственную гравитацию на внутренней поверхности.
«Исходя из наших расчетов, астероид диаметром 300 метров, площадью всего в несколько футбольных полей, можно расширить до цилиндрической космической среды площадью около 56,9 кв. км. Это приблизительный размер Манхеттена», — говорят ученые.
Даже если взять астероид радиусом 500 метров и раскрутить его — понадобится не слишком много времени, чтобы получить искусственную гравитацию 1 g, эквивалентную земной.
«Очевидно, что в ближайшее время никто не будет строить города-астероиды, но технологии, необходимые для создания такого рода инженерии, не нарушают никаких законов физики. Идея может казаться слишком далекой, пока вы не поймете, что в 1900 году никто никогда не летал на самолете, но именно в эту минуту тысячи людей удобно сидят в креслах и мчатся со скоростью сотни километров в час над землей. Сейчас космические города могут казаться фантастикой, но история показывает, что примерно столетие технического прогресса может сделать невозможное возможным», — заключают исследователи.
Источник: Рочестерский университет