1

Тема: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Попробую прикинуть приблизительные характеристики корабля-колонии, предназначенного для доставки 5-7 миллионов человек к Альфе Центавре.

5-7 миллионов человек - это основная часть ПН. Считая (условно) вес одного человека в 100 кг, мы получаем, что минимальная полезная нагрузка такого корабля будет от 500000 тонн до 700000 тонн.

Это явно ставит крест на возможности быстрого полета. Даже в первом приближнии, масса корабля уже превосходит миллион тонн. Разогнать такую конструкцию быстро вряд ли получится. 0,7 световой ISV "Venture Star" потребуют очень долгого, "флегматичного" разгона с весьма небольшим ускорением. Иначе затраты энергии на разгон вырастают просто катастрфоически.

Следовательно, полет вряд ли займет менее нескольких десятилетий. 50-80 лет - наибоеле вероятные цифры, даже с использованием всего возможного арсенала. Очевидно, что даже для анабиоза это невероятно долгий срок. Не то что люди - постоянно работающая аппаратура за такое время, скорее всего, сдаст. Непрерывный ремонт будет требовать наличия на борту огромного количества постоянно активных рабочих рук, что в общем-то сведет весь эффект анабиоза к нулю.

Следовательно, единственный вероятный способ - это корабль поколений. К цели долетят уже дети или внуки первых космонавтов.

То есть нам нужен корабль, способный поддерживать нормальное существование человеческого коллектива на все время полета.

В принципе,задача построения такого корабля может быть решена. Обратимся к классике - проекту доктора О'Нила 1974 года.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Spacecolony1.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/94/Spacecolony3edit.jpeg

Внешний и внутренний виды колонии "Остров-3".

Космический корабль по проекту О'Нила представляет собой циллиндр диаметром 8 километров и длиной 32 километра. Вращение этого циллиндра позволяет организовать на его внутренней поверхности искусственую гравитацию до 0,3 земной. Общая площадь внутренней поверхности космической колонии - 1607680000 квадратных метров, или 1607 квадратных километров. Для справки, площадь Москвы - 1081 квадратных километров при населении 10 миллионов человек.

Таким образом мы видим, что при разумной жилищной планировке (постройка ТОЛЬКО высотных зданий) размещение на этой площади 5 миллионов человек вполне возможно, и еще место останется.

А места нам потребуется много. 5 миллионов человек в ходе полета нужно снабжать кислородом и кормить. То есть значительная часть площади циллиндра должна быть отведена под зеленые насаждения.

Считается, что при использовании всего современного арсенала, 0,5 га сельскохозяйственных земель достаточно для 10 человек. То есть для 5 миллионов потребуется 250000 гектаров с-х земель. То есть 2500 кв. км.

Видимо, оптимальной схемой для корабля является использование двух циллиндров. Один из них - одноярусный - используется для жизни людей.

Второй циллиндр - многоярусный, представляет собой, фактически, несколько циллиндров вложенных один в другой. Он используется для сельскохозяйственных посевов (все его ярусы)

Таким образом, мы получаем самоподдерживающуюся экосистему, рассчитанную на несколько десятилетий полета. Потери вещества и энергии, разумеется, будут. Но так как срок полета конечен, ими можно пренебречь. Нам достаточно, чтобы система поддерживала себя в течении времени полета.

Рассчитаем, исходя из имеющихся данных, ориентировочную массу:

У нас есть 2 циллиндра, каждый имеет площадь внутренней поверхности 1607680000 + площадь торцевых сегментов - 200960000. Итого общая площадь = 2*1607680000 +4*200960000=4019200000

Предположим толщину стенок 0,1 метра, материал - титан. Получаем объем металла конструкции - 401920000 кубических метров металла. Удельный вес титана - 4,54 грамм на кубический сантиметр.

Масса конструкции - 1824716800 тонн.

То есть 1,8 МИЛЛИАРДА тонн.

Не так уж в принципе, и много. Но вот разогнать эту массу хотя бы до 0,05 световой...

2

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Единственный приемлемый способ разгона - старт из Солнечной на фотонном парусе при ускорении 0,1 G. Тогда на разгон до 0,05 световой потребуется 180 дней ускорения.

На скорости 0,05 световой можно пустить в ход буссардовский прямоточник и использовать межзвездный водород. Предположим, что ускорение остается тем же. Тогда на разгон до скорости = 0,3 скорости света уйдет 900 дней.

Таким образом, полет:

177 дней на фотонном парусе

885 дней на прямоточнике

Крейсирование 5475 дней

Торможение 1062 дней

Всего миссия 7600 дней

3

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

В целом, вот такой проект.

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Alliance пишет:

В целом, вот такой проект.

Спасибо!

П.С. Орентировочная цена и время постройки?

"Вы больше не в Канзасе, вы на Пандоре"

5

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Гм... Строить имеет смысл только на орбите и только из астероидного материала. Это на порядок дешевле. Время постройки - при наличии действующей орбитальной промышленности около 15 лет. Если есть опыт постройки орбитальных колоний аналогичной схемы - то гораздо меньше.

Стоимость оценить очень трудно. Ведь неизвестны производственные возможности. Исходя из показаного в фильме, я бы оценил стоимость как 50 триллионов местных денежных единиц.

Гм... у меня уже появились некотоыре идеи по использованию этого проекта в фанфике...

6

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Мой прогноз: недолетит)))
Итак по порядку
1) Чем больше будет сменяться поколений, тем всё меньше они будут представлять себе куда и зачем они летят
2) Гравитация 0,3 земной приведёт к тому, что у живущих там людей атрофируются мышцы ног, и сильно ослабнет сердце, в результате по прилёту в конечный пункт, нормальная гравитация скорей всего убьёт большую часть
3) Конструкция очень ненадёжная, если судить по картинкам, малейший пшик "сворачивает" всю миссию, жилых модулей должно быть достаточно много и должна быть возможность изоляции их друг от друга, толщина стенок 0.1 метра думаю маловато, 32х километровый цилиндр может сложиться от внутренних напряжений в металле, обязательно должны быть рёбра жёсткости (и прочие конструкции увеличивающие прочность и соответственно вес), теплоизоляция, защита от ионизирующего излучения, защита от неведомой ерунды
4) Для того чтобы на борту хотя бы 50 лет функционировало электронное оборудование, нужна очень хорошая защита от ионизирующего излучения, как вариант можно использовать электровакуумное оборудование как менее капризное, но и вес там будет соответствующий


З.Ы. Просто взгляд неспециалиста со стороны

7

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

1) Чем больше будет сменяться поколений, тем всё меньше они будут представлять себе куда и зачем они летят

Старая легенда. При поддержании уровня образования, равного земному, это попросту нереально. Тем боеле, что при ориентировочном времени полета, к цели успеет еще первое поколение.

2) Гравитация 0,3 земной приведёт к тому, что у живущих там людей атрофируются мышцы ног, и сильно ослабнет сердце, в результате по прилёту в конечный пункт, нормальная гравитация скорей всего убьёт большую часть

Согласно рассчетам, 0,3 - это тот минимум, при котором интенсивные физические упражнения позволяют компенсировать эффект.

3) Конструкция очень ненадёжная, если судить по картинкам, малейший пшик "сворачивает" всю миссию, жилых модулей должно быть достаточно много и должна быть возможность изоляции их друг от друга, толщина стенок

Абсолютно не требуется. При размерах колонии, любые повреждения проще чинить, чем недопускать. Даже если дырку вовсе не заделывать, потребуются МЕСЯЦЫ, чтобы падение давления стало хотя бы заметно.

0.1 метра думаю маловато, 32х километровый цилиндр может сложиться от внутренних напряжений в металле, обязательно должны быть рёбра жёсткости (и прочие конструкции увеличивающие прочность и соответственно вес), теплоизоляция, защита от ионизирующего излучения, защита от неведомой ерунды

У современных космических станций толщина стенок еще меньше. Теплоизоляция? Тепло может, по сути дела, уходить только излучением. Это очень медленный метод. Дополнительные реакторы обеспечат корабль теплом на все время.

Ребра жесткости? Да, это дополнительный прирост массы. Но я честно предупреждал - рассчет очень грубый.

4) Для того чтобы на борту хотя бы 50 лет функционировало электронное оборудование, нужна очень хорошая защита от ионизирующего излучения, как вариант можно использовать электровакуумное оборудование как менее капризное, но и вес там будет соответствующий

Ионизирующее излучение? Откуда? Это актуально вблизи Земли, но не в межзвездном пространстве. От столкновения с пылевыми частицами? Так безусловно, должен быть противопылевой экран, летящий впереди корабля на дистанции в 1000-5000 километров. Многослойный. По сути дела, это будет нечто вроде "второго звездолета".

Отредактировано Alliance (2010-01-06 13:13:51)

8

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Alliance пишет:

Гм... у меня уже появились некотоыре идеи по использованию этого проекта в фанфике...

Пандора наступает на Землю?  lol

Alliance пишет:

Дополнительыне ракеторы

Интересные устройства... Что это такое?

А нельзя ли два цилиндра соединить, вложить один в другой? Их итак два, причем один многослойный, а второй пустой. Засунуть многослойный в пустой, чуть расширив последний. И в качестве с/х продукции широко использовать эти самые хлореллы или что там было в сценарии Аватара, будет ли экономия массы/ресурсов, повышение эффективности урожаев? Что даст использование грибов? Грибам свет не нужен. И от анабиоза отказываться не стоит. Разделить население пополам и пусть работают посменно. 50% населения бодрствует и обслуживает оставшихся, а также все хозяйство этого межзвездного монстролета. Лет по 30 такие вахты, подросли, нарожали детей, научили их читать-писать за 15-20 лет, затем в анабиоз их, а сами в частично в расход, частично тоже спать, типа все, отработало поколение свою задачу. Потом, через 30 лет слегка постаревших детей будят и они снова отрабатывают программу смены. Правда, людей придется держать на стимуляторах и эндорфинах, чтобы они плохо соображали во время полета, не отвлекались на психические расстройства и не воспринимали течения времени. Зато последнее поколение подготовить от и до, озабоиться этой проблемой заранее, так как им придется уже активно работать на новом месте и вялые вечно под кайфом человеки-коровы там совсем ни к чему, такие "люди" нужны лишь для продолжения рода и обслуживания корабля.

Создание фильма — это травма весьма родственная по своей природе к психической травме, которую вы можете получить в бою. © Джеймс Кэмерон

9

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Пандора наступает на Землю?

Нет... wink

Интересные устройства... Что это такое?

Ошибка быстрого набора.

10

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

по первому согласен, главное чтобы было время поддерживать это образование на должном уровне
по второму не медик, если расчёты есть то соглашусь

у станций и размеры другие, и летают они мягко говоря практически в комфортных условиях

ионизирующего излучения полно в пределах солнечной системы, откуда ещё нужно ухитриться вылететь, да и в межзвёздной среде насколько мне известно магнитные поля и космические лучи присутствуют

11

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

А нельзя ли два цилиндра соединить, вложить один в другой? Их итак два, причем один многослойный, а второй пустой.

Встают бытовые вопросы. Если на корабле не будет достаточно свободного пространства, у людей разовьются клаустрафобии.

Помимо этого, вращение нужно стабилизировать. Во избежание нежелательных эксцессов, связаных с кориолисовой силой, лучшее решение - два вращающихся в разные стороын цилиндра.

Что даст использование грибов? Грибам свет не нужен.

Еще как нужен. Вдобавок грибы не фотосинтетики. То есть их самих кормить надо.

12

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

ионизирующего излучения полно в пределах солнечной системы, откуда ещё нужно ухитриться вылететь, да и в межзвёздной среде насколько мне известно магнитные поля и космические лучи присутствуют

В значительно более рассеяном состоянии.

13

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Alliance пишет:

Интересные устройства... Что это такое?

Ошибка быстрого набора.

А я-то думал!

Alliance пишет:

Еще как нужен. Вдобавок грибы не фотосинтетики. То есть их самих кормить надо.

Растения тоже кормить нужно, одной воды недостаточно. Грибы пусть кормятся отходами жизнедеятельности населения, незначительной частью этих отходов. А кпд фотосинтеза едва 1%, грибам хватит сумерек, а растениям нужны гораздо большие затраты энергии.

Создание фильма — это травма весьма родственная по своей природе к психической травме, которую вы можете получить в бою. © Джеймс Кэмерон

14

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

А по моему это не корабль, а орбитальная станция, у меня был журнал про космос, советского издания, и там был именно эта станция нарисована.

15

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

На ежегодной встрече членов Американской ассоциации развития науки Джеффри Лэндис, представлявший НАСА, раскрыл подробности проекта «Ноев ковчег». Согласно этому проекту в космос должны будут отправиться 180 женщин-астронавтов. Перелет к ближайшей звезде системы Альфа Центавра должен занять, по расчетам НАСА, около 200 лет. На одной из планет этой системы будет основана колония. На борту будет находиться небольшой банк спермы, и когда придет время «плодиться и размножаться», колонистки произведут искусственное оплодотворение.

По мнению экспертов, в стартовую группу «родоначальников» должны войти женщины с разнообразным этническим и генетическим составом, однако все они должны говорить на английском, «потому что английский — это язык интернационального общения».

Космический корабль смонтируют на орбите, и по функциональному разнообразию он будет представлять собой небольшой городок, движимый гигантским «солнечным парусом».

Лэндис дает следующее обоснование проекту: «Срок жизни Земли ограничен, — говорит он. — Солнце постепенно сожжет все свои запасы топлива и остынет, и человечеству придется искать себе новый дом». «Новые амазонки» должны будут стать авангардом человечества на пути к звездам.

на мембране, как всегда, полно всяких интересностей

Отредактировано DooShman (2010-01-06 16:36:40)

Создание фильма — это травма весьма родственная по своей природе к психической травме, которую вы можете получить в бою. © Джеймс Кэмерон

16

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Слишкам велика вероятность что зато время пока она будет лететь(а ведь это во много раз больше чем 6 лет) он примет на грудь не мало метеоритов и много раз будет облучён радиацией превосходящей норму при которой жизнедеятельность человека возможна.

Отредактировано DaymoS (2010-01-10 22:40:40)

Это тебе не манная каша,приятель.Это ДИНАМИТ.
ОНИ СИДЯТ НА МОИХ БАБКАХ!!!

17

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

И что? Всё это решается системами защиты, как активными так и пассивными. Вполне доступными на нынешнем уровне технологий.

Отредактировано Руслан (2010-01-11 07:06:18)

CONCORDIA DOMI, FORIS PAX.
("Согласие дома, мир с другими", Ганза)

18

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Руслан пишет:

И что? Всё это решается системами защиты, как активными так и пассивными. Вполне доступными на нынешнем уровне технологий.

А там еще лучше техи. Поэтому там какая то защита стоит. Метиориты можно ракетами мочить, а радиацию не пропустит корпус

Больше всего акционеры боятся не шумихи в прессе, а дыр в финансовых отчетах.

19

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

про конструктивную недостаточную способность корпуса противостоять внешним воздействиям я уже писал))

20

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Уноптаниум творит чудеса. На субсветовых скоростях классическая механика уже не катит. Попытка сбить кого-то ракетами станет неожиданно эффективным способом самоубийства. И щит не обязательно должет быть свинцовой плитой 10х10 км и толщиной полкилометра.

Создание фильма — это травма весьма родственная по своей природе к психической травме, которую вы можете получить в бою. © Джеймс Кэмерон

21

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Хм ну ладно если один метеорит то ладно,сбили ракетой.А если он входит в метеоритный рой??Манёвр расхождения с роем потребует невероятных затрат энергии и потери скорости набрать которую заново скорее всего не удастся.

Это тебе не манная каша,приятель.Это ДИНАМИТ.
ОНИ СИДЯТ НА МОИХ БАБКАХ!!!

22

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

DaymoS пишет:

.А если он входит в метеоритный рой?

Для начала подсчитай вероятность встречи с метеоритным роем в межзвездном (не межпланетном) пространстве, выпиши ее отдельно на листочек или просто взгляни на количество нулей после запятой. А потом уже можно думать, как же их избежать.

Создание фильма — это травма весьма родственная по своей природе к психической травме, которую вы можете получить в бою. © Джеймс Кэмерон

23

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

За время полёта равное указанному,а мне почему то кажется что оно должно быть больше. вероятность всё так есть.Представь какой начнётся скандал если миссия провалится а колония так и останется летать с кучей трупов...Методы защиты в случае встречи с метеоритным роем полюбак должны быть созданы=)Космоплавание эт те не из пластелина лепить.Сколько бы не было нулей...Всё должно быть предусмотрено.

Отредактировано DaymoS (2010-01-11 23:39:11)

Это тебе не манная каша,приятель.Это ДИНАМИТ.
ОНИ СИДЯТ НА МОИХ БАБКАХ!!!

24

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

вот все говорят межзвёздное пространство межзвёздное пространсво, да там мало что есть, но вы что будете строить корабль такого класса на границе гелиосферы? а когда он долетит то АЦ высадите всех на границе системы, а дальше как-нибудь сами доберутся?

25

Re: Рассчет корабля-колонии О'Нила, на 5 миллионов человек

Это то не проблема.На шатле дофигачат.Приделать его как к Венчуру.Вот только интересно...Сколько рейсов "туда -обратно" ему придётся совершить?=)

Отредактировано DaymoS (2010-01-13 14:27:29)

Это тебе не манная каша,приятель.Это ДИНАМИТ.
ОНИ СИДЯТ НА МОИХ БАБКАХ!!!