среда k

среда
k №51, 30 апреля 2014 г.
Выпуск №96
ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ
Космический флот ХХIII–ХХV веков
Георгий Романович УСПЕНСКИЙ (на фото) — доктор техничес
ких наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР,
действительный член Российской академии космонавтики —
давно известен читателям нашей газеты также как писатель
популяризатор науки, лауреат премии им. С.Н. Дурылина,
автор книг «Космические хроники», «Космонавтика ХХI века»,
«Гравитационная космонавтика» и других. В «Городе науки»
был опубликован ряд его статей о разработанной автором
оригинальной теории гравитации. Именно на этой теории
основывается предлагаемая серия статей Г.Р. Успенского.
Марс — второй
космический дом землян
C M Y K
Марс, как и Луна, обладает больши
ми достоинствами для его освоения,
многие из которых более значимы, чем
лунные. Это, прежде всего, большая
масса планеты (около 0,6·1024 кг) и
соответственно ускорение силы тяже
сти (3,72 мс2); наличие атмосферы,
хотя и весьма слабой (давление у по
верхности 0,005 атм, СО2 — 95%, масса
около 1014 кг; для сравнения масса
атмосферы Земли 3,8·1017 кг); предпо
лагается большое количество воды в
виде льда и снега под покровом песка
и пыли; высокая скорость вращения,
сравнимая с земной (на 57m 23s сутки
Марса длиннее земных).
Есть схожие с Луной характеристи
ки: относительно ровная поверхность,
слабая сейсмика, практическое отсут
ствие дипольного магнитного поля.
Основной недостаток Марса с рас
сматриваемой точки зрения — это
большая удалённость его практически
круговой орбиты (эксцентриситет =
0,0934) от земной (Rм = 2,279·1011 м,
Rз = 1,5·1011 м), что в настоящее время
создаёт трудности для средств транс
порта с точки зрения энергетических
затрат, навигации и связи, и самое глав
ное — для средств защиты экипажа от
радиации открытого космоса при дли
тельности экспедиции больше года.
По мере развития гравитационной
технологии в ХХII–ХХIII столетиях транс
портные и радиационные трудности
будут преодолены за счёт высоких энер
гетических показателей сначала элект
рореактивных (ЭРД), а затем гравита
ционных двигателей (ГД), позволяю
щих двигаться кораблям на базе ЭРД с
ускорениями, большими 102 мс2, что
сократит время полёта сначала (конец
ХХI столетия) до 150 суток, затем, в ХХII
столетии, на базе ГД до 30 суток, а в
ХХIII — до нескольких суток. Сокраще
ние длительности экспедиций снимет
остроту радиационной проблемы. К
тому же будет создана надёжная защи
та от радиации путём создания мощно
го дипольного магнитного поля вокруг
кораблей.
В это время (ХХII–ХХIII столетия) ста
нет возможным растопить лёд в приэк
ваториальной зоне Марса. Для этого по
требуется примерно 20 марсианских ис
кусственных спутников на круговых эк
ваториальных орбитах высотой 250 км с
гравитационными двигателями массой
1021 кг. При величине угла при вершине
конуса излучения около 20° (в осевом
сечении) эти спутники покроют без
разрывов на экваторе (перекрытие ~
10%) полосу по широте размером 1100
км, обеспечивая подачу энергии мощ
ностью порядка 1 кВтм2. С учётом по
глощения излучения массива покры
вающего лёд песка и его отражения от
поверхности к слою льда придёт по
рядка 0,25 кВтм2 энергии. Поэтому для
расплавления льда толщиной 5 м с ис
ходной температурой –15 °С и после
дующего нагревания образовавшейся
воды до +10 °С потребуется порядка
одного года, а для льда толщиной 10 м
— два года. При этом песок и пыль
осядут в воде и дадут ей возможность
«выйти» на поверхность. Так начнется
«размораживание» Марса. Затем эти
спутники будут переведены на орбиты
с наклонениями 10°, 20° и т. д. до по
лярных, что позволит «разморозить»
всю поверхность Марса.
Вода низких широт продолжит на
греваться до температуры 20 °С. При
этом она будет испаряться, наполняя
атмосферу влагой. Под воздействием
радиации Солнца часть молекул воды
будет распадаться на H2 и О2. Водород
начнёт соединяться с СО2, образуя мо
лекулы, а затем и частицы солей
которые опустятся на твёрдую поверх
ность Марса и в образовавшиеся водо
ёмы. Таким образом произойдёт «очи
щение» атмосферы от «засилья» СО2,
повышение её давления у поверхнос
ти, наполнение её парами воды вплоть
до формирования облачности и выпа
дения из неё дождя, что «свяжет» пыль
атмосферы, утяжелит её и опустит на
поверхность, тем самым исключит гло
бальные пылевые бури, которые «бу
шуют» в настоящее время на Красной
планете и доставляют множество «хло
пот» морфологии поверхности Марса
и средствам наблюдения.
Эти спутникинагреватели решат и
другую проблему — активизируют вул
каническую деятельность планеты.
Действительно, имея массу 1021 кг, они
сформируют ускорение на поверхнос
ти до 1 мс2, а на глубине 0,5·106 м — до
101 мс2 (для сравнения: Луна форми
рует ускорение на поверхности Земли
около 3,5·105 мс2 — мы ощущаем это
в виде приливов в океанах высотой до
10 м, а также подъёмов суши до не
скольких единиц метров; Юпитер фор
мирует у спутника Ио ускорение 0,7 мс
2
, и мы видим, какую бурную вулкани
ческую активность это вызывает. Та
кие ускорения обусловят растрескива
ние коры и подвижность глубинных
затмение Солнца пылью, и атмосфера
Марса нагреется. Этому будет способ
ствовать и истекающая магма. Кроме
того, магма поможет спутникамобо
гревателям в «размораживании» льда.
Раскачка «внутренностей» тела Мар
са будет иметь решающее значение для
усиления вихревого движения в нём
жидкой составляющей (т. е. магмы) за
счёт различия её линейных скоростей
движения по широтам. Особенно это
будет ощутимо за счёт существующей
большой величины угловой скорости
его движения (ω = 7,27·105 с1).
Надо полагать, что в этой ситуации
(по аналогии с Землёй) через десяти
летия сформируются дипольное маг
нитное поле и соответственно магнит
ные пояса, которые послужат защитой
биосферы Марса от воздействия заря
женных частиц солнечного ветра и кос
мических лучей.
После «выхода» воды изпод нанос
ного песка и её разогрева отпадёт не
обходимость в облучении Марса СВЧ.
Спутники начнут излучать энергию (по
рядка 1 кВтм2) в ИКдиапазоне, а при
необходимости и в видимом, для осве
щения обжитых районов, особенно
приполярных.
Сформированная водной поверхно
стью и вулканами, атмосфера, в силу
сравнительно малой величины ускоре
ния силы тяжести Марса (3,72 мс2),
будет частично улетучиваться в косми
ческое пространство, особенно её лёг
кие фракции, такие, как Н2. Восполне
ние потерь будет осуществляться опять
же водоёмами и вулканами. При этом
дефицит воды будет пополняться (как
это описано для Луны) кораблями за
счёт воды комет.
После наполнения атмосферы газа
ми до давления, близкого к 1 атм, нач
живания марсиан и рабочие помеще
ния будут, в свою очередь, также на
крываться куполами, под которыми
будет более строго выдерживаться
состав газов, его давление и чистота.
Естественно, что каждое из них будет
иметь шлюзовые ворота для обще
ния между отдельными блоками по
селения. При этом переходы между
ними будут осуществляться без ска
фандров. Выходы из поселения так
же будут через шлюзы с системой
очистки внешнего воздуха. Связь
между поселениями потребует гер
метичного транспорта.
Луна — первый
межзвёздный корабль
человечества
Использование ГД двигателей откро
ет принципиально новую возможность
ПОСЕЛЕНИЕ НА МАРСЕ
1 — гравитационный двигатель и генератор электроэнергии; 2 — шахта; 3 — модуль управления; 4 — атмосфера под
прозрачной плёнкой; 5 — водоёмы; 6 — атмосфера поселения под поверхностью планеты; 7 — спальные районы; 8 —
электромобили; 9 — лифт; 10 — спортивноразвлекательная зона; 11 — лесопарк; 12 — транспортёр на поверхности
Марса; 13 — производственная зона; 14 — насыпной грунт.
слоёв тела Марса, что непременно при
ведёт к извержению «уснувших» вели
ких вулканов (например, Олимпа) и
рождению новых.
Выбрасываемый вулканами горячий
газ нагреет атмосферу и внесёт в неё
комплекс новых химических соедине
ний, которые будут способствовать
коренному изменению состава атмос
феры, а именно, существенно умень
шать процентное содержание в ней СО2.
Далее, мелкие твёрдые частицы также
заполнят атмосферу и явятся центром
группирования молекул воды в капли
дождя, которые выпадут в «осадок», то
есть «упадут» на поверхность Марса. К
сожалению, значительная часть этих
частиц останется в атмосфере на дол
гое время, что уменьшит световой по
ток от Солнца (хотя он и так не слиш
ком большой — в два с лишним раза
меньше потока к Земле). Теплота горя
чих газов и инфракрасная (ИК) под
светка системы спутников «пересилят»
нётся строительство поселений. Они
будут строиться вблизи водоёмов и рек
на возвышенных (на случай полово
дья) местах суши.
Над поселениями будет натягивать
ся прозрачный купол из прочного син
тетического материала. Купол будет
служить защитой от «грязной» атмос
феры. Давление под куполом будет
несколько превышать давление атмос
феры Марса. Внутри его состав газов
будет близок к земной атмосфере, то
же касается и её запылённости. Робо
ты будут постоянно очищать внешнюю
и внутреннюю поверхности купола, а
также заделывать пробоины от доле
тевших через атмосферу до купола
твёрдых частиц космического проис
хождения. Внутри поселения будут ле
сонасаждения и прочие привычные для
землян элементы дизайна.
Поселения будут иметь в плане кру
говую форму и поперечный размер
(диаметр) порядка 1 км. Места про
использования Луны человечеством, а
именно — превратить её в межзвёзд
ный корабль, что может потребоваться
при назревающей катастрофе Солнца.
Это станет первым этапом создания
космического флота.
На этом этапе технически станет воз
можным накрыть поселения прозрач
ным куполом. Это позволит повысить
давление атмосферы надлунной части
поселения до 1 атм, что сделает её
комфортной для фауны и флоры и
соответственно для местного населе
ния.
Ускорение 1 мс2 «унесёт» Луну от
Солнца за одни сутки примерно на
10 6 км; за месяц — на 109 км; за год —
на 1012 км, а за тридцать лет позволит
прилететь к ближайшим звёздам. Здесь
можно выбрать наиболее похожую на
Солнце звезду, найти планету, схожую
с Землёй, затормозиться около неё и
выйти на орбиту, аналогичную привыч
ной для Луны — Земли.
Новая псевдоЗемля должна обла
дать водой в виде морей и океанов,
материками и атмосферой; сила тяже
сти должна ненамного отличаться от
10 мс2, как это имеет место, например,
в случае планеты Кепллер22. На такой
планете существует органическая
жизнь, форма её и интеллектуальный
уровень могут быть самыми невообра
зимыми, но наиболее вероятно, что
примитивными.
Тогда появится забота о стимулиро
вании развития как фауны, так и фло
ры путём внедрения земной генетики в
объекты местной биосферы. Делать это
будут с учётом отличия физических
условий на планете от земных.
Кроме того, сами физические усло
вия также будут подвергнуты коррек
ции для комфортного пребывания лю
дей на планете. Это коснётся, в первую
очередь, состава и плотности атмос
феры, её температуры на поверхности,
дипольного магнитного поля и поясов
радиации, скорости вращения. Пути
решения этих проблем аналогичны опи
санным выше в разделе о Марсе. Здесь
же необходимо отметить, что все эти
коррекции будут проводиться медлен
но — настолько, насколько это позво
лит не нанести непоправимый ущерб
формам жизни планеты, но и не слиш
ком долго, чтобы ускорить выход лю
дей на эту планету. В конечном итоге
часть людей переселится с Луны на
планету, тем самым продолжив рас
ширение жизненного пространства че
ловечества и получив для использова
ния новые природные ресурсы.
Строительный опыт и техника ХХIII
столетия позволят перейти от «пещер
ной» эпохи гравитационной цивилиза
ции к «урбанизированной». Для этого
лунные поселения разместятся в тун
нелях вдоль широтных поясов с лини
ей горизонта, совпадающей с широт
ной плоскостью, или плоскостью, пер
пендикулярной оси вращения Луны.
Гравитационные двигатели массой
10 20 кг разместятся под поселениями
на расстоянии около 30 км вдоль оси
вращения Луны, что опять же обеспе
чит ускорение силы тяжести вдоль оси
вращения порядка 10 мс2.
Туннели будут иметь кольцевую
структуру, их форма будет близка к
прямоугольной с высотой около 10 км
и шириной 30–150 км в зависимости от
толщины коры; кольца будут иметь
вертикальные перегородки длиной до
1 км через каждые 100 км — из сообра
жений прочности и безопасности; в
перегородках будут прорыты транспор
тные туннели с заградительными щи
тами на случай аварийной ситуации в
соседнем поселении.
Архитектура самих поселений будет
сходна с «пещерной»: в середине —
продолговатое озеро, в него стекают
реки, вокруг озера зелёная зона отды
ха, хайвэй, за ним производственные и
спальные районы. Гравитационные
двигатели располагаются под озером.
Расстояние между кольцами соста
вит 200 км, с тем чтобы их гравитаци
онные двигатели не мешали поселени
ям соседних колец своим гравитацион
ным притяжением. Такая широтная
структура обитаемой Луны упростит
управление ГД при ускоренном её дви
жении и позволит ей двигаться с уско
рением 10 мс2.
(Продолжение в следующем выпуске
«Города науки»)