Какими будут города будущего в космосе
Все мы много раз видели самые разнообразные космические станции и космические города в фантастических фильмах. Но все они нереалистичные. Брайан Верстиг из компании Spacehabs на основе реальных научных принципов разрабатывает концепты космических станций, которые однажды действительно можно будет построить. Одной из таких станций-поселений является Kalpana One. Точнее, улучшенная, современная версия концепта разработанного в 1970-х годах. Kalpana One представляется из себя цилиндрическую структуру с радиусом 250 метров и длиной 325 метров. Приблизительный уровень населения: 3000 граждан.
Давайте посмотрим на этот город подробнее …
«Космическая станция Kalpana One Space Settlement является результатом исследований вполне реальных лимитов структуры и форм огромных космических поселений. Начиная с конца 60-х годов и вплоть до 80-х годов прошлого века человечество впитало в себя представление о тех формах и размерах возможных космических станций будущего, которые показывались все это время в научно-фантастических фильмах и на различных картинках. Однако многие из этих форм имели некоторые конструктивные недостатки, в результате которых в реальности такие сооружения страдали бы от недостаточной стабильности во время вращения в условиях космоса. Другие формы недостаточно эффективно использовали соотношение структурной и защитной массы для создания обитаемых областей», — рассказывает Верстиг.
«При поиске той формы, которая позволила бы создать в условиях воздействия перегрузок живую и обитаемую область и обладала необходимой защитной массой, было установлено, что продолговатая форма станции станет самым подходящим выбором. Ввиду огромных размеров и дизайна такой станции, потребуется совсем немного усилий и корректировок, чтобы избегать ее колебаний».
«С тем же радиусом 250 метров и глубиной в 325 метров, станция будет совершать два полных оборота вокруг себя в минуту и создавать ощущение того, что человек, находясь в ней, будет испытывать то чувство, как если бы он находился в условиях земной гравитации. А это очень важный аспект, так как гравитация позволит нам жить дольше в условиях космоса, ведь наши кости и мускулы будут развиваться так же, как они развивались бы на Земле. Так как подобные станции в будущем могут стать постоянным местом обитания для людей, то очень важно создать на них условия, максимально близкие к условиям на нашей планете. Сделать так, чтобы люди могли на ней не только работать, но и отдыхать. И отдыхать с изысками».
«И хотя физика удара или бросания, скажем, мяча будет очень отличаться в такой среде от земной, на станции определенно будут предлагаться самые разнообразные спортивные (и не только) занятия и развлечения».
Брайан Верстиг является концептуальным дизайнером и сосредоточен на работе будущих технологий и космических исследований. Он работал со множеством частных космических компаний, а также печатных изданий, которым демонстрировал концепты того, что человечество будет использовать в будущем для покорения космоса. Проект Kalpana One как раз является одним из таких концептов.
А вот например еще старые концепты:
Научная база на Луне. Концепт 1959 года
Изображение: NASA/Glenn Research Center
Концепт цилиндрической колонии в представлении советских людей. 1965 год
Изображение: Журнал «Техника молодежи», 1965/10
Концепт Тороидальной колонии
Изображение: Дон Дэвис/ NASA/Ames Research Center
Разработанныйаэрокосмическим агентством NASA в 1970-х годах прошлого века. По задумке колония предназначалась бы для жизни 10 000 человек. Сама конструкция была модульная и позволяла бы подсоединять новые отсеки. Передвигаться в них можно было бы на специальном транспорте, получившего название ANTS.
Изображение: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center
Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center
Изображение и представление: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center
Сферы Берналь
Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center
Еще один концепт разрабатывался в NASA Ames Research Center в 1970-х годах. Население: 10 000. Основная идея Сферы Берналь заключается в сферических жилых отсеках. Населенная зона находится в центре сферы, ее окружают зоны для аграрного и сельскохозяйственного производства. В качестве освещения для жилых и сельскохозяйственных зон используется солнечный свет, который перенаправляется в них за счет системы солнечных зеркальных батарей. Остаточное тепло в космос выделяют специальные панели. Заводы и доки для космических кораблей находятся в специальной длиной трубе в центре сферы.
Изображение: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center
Изображение: Рик Гайдис /NASA/Ames Research Center
Изображение и представление: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center
Концепт цилиндрической колонии, разработанный в 1970-х годах
Изображение: Рик Гайдис/ NASA/Ames Research Center
Предназначается для населения более одного миллиона человек. Идея концепта принадлежит американскому физику Джерарду К. Онилу.
Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center
Изображение: Дон Дэвис/NASA/Ames Research Center
Изображение и представление: Рик Гайдис/NASA/Ames Research Center
1975 год. Вид изнутри колонии, идея концепта которой принадлежит Онилу. Сельскохозяйственные сектора с различными видами овощей и растений располагаются на террасах, которые устанавливаются на каждый уровень колонии. Свет для урожая обеспечивают зеркала, отражающие солнечные лучи.
Изображение: NASA/Ames Research Center
Советская космическая колония. 1977 год
Изображение: Журнал «Техника молодежи», 1977/4
Огромные орбитальные фермы, как эта на картинке, будут производить достаточно пищи для космических поселенцев
Изображение: Delta, 1980/1
Шахтерская колония на астероиде
Изображение: Delta, 1980/1
Тороидальная космическая колония будущего. 1982 год
Концепт космической базы. 1984 год
Изображение: Les Bosinas/NASA/Glenn Research Center
Концепт лунной базы. 1989 год
Концепт многофункциональной марсианской базы. 1991 год
Изображение: NASA/Glenn Research Center
1995 год. Луна
Изображение: Пэт Ролингс/NASA
Естественный спутник Земли представляется отличным местом для проверки оборудования и подготовки людей для миссий по отправке на Марс.
Особые гравитационные условия Луны станут отличным местом для проведения спортивных соревнований.
Изображение: Пэт Ролингс/NASA
1997 год. Добыча льда на в темных кратерах лунного южного полюса открывают возможности для человеческой экспансии внутри Солнечной системы. В этом уникальном месте люди из космической колонии, работающей на энергии Солнца, будут производить топливо для отправки космических кораблей с лунной поверхности. Вода из потенциальных ледяных источников, или реголита будет течь внутри купольных ячеек и предотвращать воздействие пагубной радиации.
Проектная работа » Космический город мечты»
города Рязани «Школа№16»
Фестиваль «Горизонты открытий»
Проектная работа
«Космический город мечты»
Выполнена проектная работа
обучающимися 3А класса
Клычева Елена Николаевна
(классный руководитель 3А класса)
Содержание.
1.Цель и задачи проектной работы.
2.Актуальность вопроса колонизации космоса.
3.Проблемы космических поселений.
4.Особенности жизни в космических поселениях.
5. Проекты космических поселений.
6. Освоение астероидов.
7. Проект космического города мечты.
Человечество не останется вечно на Земле,
но в погоне за светом и пространством
сначала робко проникнет за пределы атмосферы,
а затем завоюет себе все околосолнечное пространство.
Ещё с идей Циолковского и первых десятилетий освоения космоса, человечество задумывалось над перспективами освоения космоса и будущего своего существования во вселенной. Может быть, несколько видов взаимодействия между внеземной окружающей средой и средой человеческого поселения:
Задачи проекта: познакомиться с проблемой освоения космоса, изучить актуальность данной темы, представить варианты идей создания космических поселений.
2.Актуальность вопроса колонизации космоса.
Создание космических поселений даст решение будущего демографического, экологического и ресурсного кризиса человечества, ведь никто не хочет глобальной войны, ради выживания нескольких миллиардов избранных представителей человечества, на планете с ограниченными ресурсами и территорией. Конец света от глобальной катастрофы может быть исключён, через переселение большого количества людей в космос.
Поэтому единственным возможным вариантом выживания огромного количества людей в космосе, может быть или освоение планет Солнечной системы, с очень сложными природными условиями. Или поиск планет у других звёздных систем, что очень проблематично из-за огромных межзвёздных расстояний. Или предлагаемый вариант создания огромных поселений разной системы организации, от больших сооружений на основе астероидов, до сетей из большого количества малых жилых блоков.
Такие звёздные города-планеты, могут отправиться в галактические путешествия, растянутые на десятилетия, или столетия полёта, для поиска новых миров. Стать основой для новых независящих от земной истории цивилизаций, что защитит человеческий род от возможной гибели в глобальных войнах, эпидемиях, или катастрофах.
Удобство таких поселений, что они своего рода замкнутые миры, не имеющие естественной опасности от ухудшения природных условий, нет наводнений, снегопадов, землетрясений, нелегальной эмиграции, войн с другими государствами, всё разумно, всё под контролем и всё зависит от человека и его, точных и правильных решений.
Космические поселения позволят в значительной степени избавить Землю от загрязнений и вредных веществ, выделяющихся при промышленном производстве. Эти сооружения могут стать средством распространения новой промышленной революции, начатой созданием обычных орбитальных станций и основанной на преимуществах использования условий невесомости, космического вакуума и внеземных ресурсов. В конечном счете, возможен даже доступ к минеральным богатствам не только Луны, но и некоторых астероидов, на одних из которых можно добывать никель и железо, а на других — получать углеводороды и воду.
Неограниченное использование солнечной энергии — вот то огромное преимущество, которое космические предприятия будут иметь перед промышленностью Земли. Эта энергия может быть использована для выпуска космическими предприятиями продукции, которая служила бы людям на Земле. В первую очередь речь идет о развертывании солнечных электростанций на орбите. Вместо дорогостоящей доставки строительных материалов с Земли можно наладить их производство в космосе из внеземного вещества по той же технологии, которая использовалась при сооружении самих космических поселений. Если такие электростанции будут построены и начнут работать, то потребность в атомных электростанциях на Земле резко уменьшится, что позволит в значительной мере решить проблему захоронения радиоактивных отходов. Одновременно сократится потребление нефти, угля и природного газа, а это значит, что атмосфера Земли станет чище; кроме того, уменьшится количество тепла, поступающего в атмосферу при сжигании ископаемого топлива, и тем самым снизится вероятность нежелательных изменений климата. Среди других преимуществ космических поселений следует отметить их неподверженность периодам оледенения и прочим стихийным бедствиям.
3.Проблемы космических поселений.
Космическому поселению необходимо решить ряд проблем для поддержания нормальной жизни людей:
И хотя реализовать все условия довольно сложно, уже создано несколько проектов, по которым, возможно, в будущем будут созданы удивительные космические поселения.
Колонии могут располагаться в следующих местах:
Сейчас жизнь известна только на Земле, и ни одно другое небесное тело нельзя уверенно признать жизнепригодным; можно только оценивать степень этой пригодности на основе степени сходства условий на нём с земными. Таким образом, особый интерес для поиска жизни представляют планеты и спутники с условиями, подобными земным. Условия на небесных телах определяются факторами, некоторые из которых для многих тел известны, — массой, составом и орбитальными характеристиками, а также параметрами звезды, вокруг которой это тело обращается. Исследованиями в этой области (как теоретическими, так и экспериментальными) занимается относительно молодая наука астробиология, смежная с биологией и планетологией.
Освоение человеком планет и спутников Солнечной системы наталкивается на ряд трудностей принципиального, даже неразрешимого пока характера.
Да, можно повысить или понизить температуру на планете, изменить её атмосферу, но пока технологически невозможно решить проблему, создаваемые пониженной гравитацией на Марсе, Луне или Меркурии, или проблемы из-за слишком медленного вращения Венеры вокруг своей оси. К тому же у этих планет отсутствует достаточно мощная магнитосфера.
В связи с этим многим представляется более целесообразным строить космические колонии в открытом космосе (в том числе на орбитах около названых), используя материал астероидов, спутников, планет. В частности такие станции-города около безжизненных планет могут стать «уютными жилыми пригородам», а сами эти планеты промышленным «центром города», куда жители станций будут летать на работу. В таких замкнутых колониях в принципе можно добиться самообеспечения, на них или на планеты, спутниками которых они станут, можно переместить опасные и вредные производства и установить зеркала для накопления солнечной энергии.
4.Особенности жизни в космических поселениях.
Хотя космическое поселение будет иметь высокий уровень автоматизации, работоспособное население должно будет трудиться, чтобы поддерживать нормальную жизнь своего сообщества. Как и на Земле, жизнь людей будет делиться на периоды работы и отдыха. Многие будут приезжать на рабочие места электрическим транспортом, не загрязняющим атмосферу; рабочие и служащие будут доставляться на промышленное предприятие в центральной части конструкции по галереям, которые, входят в купол тора и пронизывают «холмы» и «горы». Другие отправятся в сельскохозяйственные зоны, чтобы выращивать злаки, на рыбоводческие фермы и прочие места производства продовольствия.
Предполагается, что космические поселения будут взаимодействовать между собой, чтобы пользоваться многочисленными источниками продовольствия, энергии и необходимых товаров. Будет осуществляться регулярный импорт и экспорт, чтобы поддерживать требуемый экологический баланс и иметь гарантии на случаи возможных аварий и бедствий. Люди, живущие в различных поселениях, будут связаны между собой с помощью электронных коммуникационных систем.
5. Проекты космических поселений.
В 1926 г. К. Э. Циолковский выступил с обсуждением вопроса о размещении крупных поселений вокруг Земли и даже предложил проект вращающейся конструкции такого поселения, в котором могли расти деревья и растения.
В 1978 г. советские ученые опубликовали описание наземного космического корабля, в котором трое добровольцев жили в течение года. Они дышали производимым растениями кислородом и выращивали продовольственные культуры в искусственной почве из ионитных смол, насыщенных питательными веществами. Основу этой почвы составляли полимеры, образующие нечто подобное химической губке. Питательный раствор проходил через всю массу ионитной почвы, которая сама отбирала все минеральные вещества, необходимые растениям, в нужных для питания корней количествах.
В 1929 году физик Джон Бернал разработал проект космического поселения, В первоначальном проекте Бернала сфера с диаметром 16 км должна вместить в себя от 20000 до 30000 человек. Гравитация на станции должна быть создана за счет вращения сферы, которая будет наполнена воздухом как на Земле. Свет внутрь должен попадать через систему зеркал и прозрачную часть сферы. По обе стороны сферы, относительно центральной оси, размещены зоны в виде торов для сельского хозяйства.
Цилиндры вращаются в противоположных направлениях. Оси цилиндров ориентируются на Солнце. Часть стенок (примерно половина) прозрачна, и косо поставленные цилиндрические зеркала направляют свет от Солнца внутрь цилиндров. Длина зеркал равна длине цилиндра, а ширина соответствует ширине «окон». Энергоснабжение поселения осуществляется от тепловых электростанций, получающих энергию от Солнца с помощью двух зеркал, расположенных на концах цилиндров, противоположных направлению на Солнце). На торцах цилиндров со стороны Солнца имеются причалы для кораблей.
Внутри цилиндров нормальная земная атмосфера. На внутренней поверхности проложены основные транспортные магистрали, находятся жилые помещения, заводы, общественные здания, магазины и т. д. Все это размещается как бы под единой холмистой крышей (крыша со стороны оси цилиндра — верх для жителей — ось цилиндра). Крыша покрыта грунтом, на котором растут деревья, трава, на которой ведутся сельскохозяйственные работы, проложены прогулочные дороги, размещены пруды и озера. Одним словом, над жилыми и производственными помещениями воспроизводится земной ландшафт. В поселении осуществляется замкнутый кругооборот жизненного цикла с использованием как биологических, так и химико-механических методов. Строительные материалы, сырье, азот, углерод, водород доставляются с Земли, Луны, астероидов и т. п. Таким образом, каждый цилиндр — это город типа Нью-Йорка или Москвы с населением 10 млн. каждый, но где практически все жилые и производственные здания убраны под землю. Добыча, доставка и переработка материалов представляется авторами следующим образом. На Луне создается горнодобывающая и горно-обогатительная промышленность с высоким уровнем автоматизации. Добытая полезная порода перерабатывается до нужной кондиции и засыпается в стандартные «ковши», которые поступают на электромагнитную катапульту. подготовленная порода вылетает Там ее собирают «перехватчики» и на грузовых кораблях с электрореактивными двигателями отправляют к месту строительства.
Во многом устройство модели поселения подобно космической «оранжерее», предложенной Циолковским. Поступление солнечного света через длинные узкие окна регулируется подвижными зеркалами для установления цикла смены дня и ночи. Численность населения всех моделей будет изменяться в зависимости от их конструкции.
Другой проект под названием «стенфордский тор» (разрабатывался в Стенфордском университете в США) предполагает строительство космических поселений в виде торо ( колеса) диаметром 1,6 км, при диаметре поперечного сечения порядка 150 м. Это поселение, предназначенное для жизни 10 тыс. человек, практически представляет собой плотно застроенный город в виде одной замкнутой улицы со сплошной стеной домов и зданий по обе ее стороны.
Над колесообразной конструкцией парит наклонное зеркало, отражающее свет внутрь сооружения через окна и жалюзи. Длинный стержень поддерживает производственный цех космического завода. В «ступице колеса» размещаются коммуникационное оборудование и причалы для прибывающих космических кораблей и буксиров. Имеется также прямоугольный радиатор для сброса в пространство избыточного тепла. По оси «колеса» вынесено на стержне высокоавтоматизированное промышленное предприятие по переработке лунной руды в условиях невесомости с использованием солнечной энергии.
6. Освоение астероидов.
Астероиды или, как их называют иначе, малые планеты, долго предлагались в качестве возможных мест для колонизации. Идея колонизации астероидов популярна в научной фантастике. Одна из возможных перспектив использования астероидов для нужд человечества — добыча полезных ископаемых из недр астероидов, в особенности редких металлов платиновой группы (осмий, иридий), а также прочих металлов.
Преимущества освоения
Трудности освоения
7. Проект космического города мечты.
Сначала неизбежно идут:
мысль, фантазия, сказка.
За ними шествует
научный расчет,
и уже, в конце концов,
исполнение венчает мысль.
К.Э.Циолковский
Наш город называется Астероспейс. Он расположен на астероиде. Прозрачным куполом, покрытым специальным составом, можно накрыть кратер или часть поверхности небесного тела. Этопозволит создать очень надёжную защиту от радиации, космической пыли и микро метеоритов. Более крупные метеориты будут уничтожаться лазерными пушками на большом расстоянии от города.
Основанием для сооружения служит база планеты. В полости этого огромного купола будет искусственный микроклимат, искусственная гравитация, в нем будут созданы искусственные ландшафты.
Необходимые климатические условия создает Центр управления климатом.
Планируется, что здания будут изготавливаться из лёгких сортов железобетона с керамическим покрытием. Этот материал является прочным, огнеупорным, устойчивым к любым климатическим условиям и практически не требующим обслуживания.
В центре городанаходится многофункциональный небоскреб ( это первое здание, с которого начался город). В нем общественные места перемежаютсяс кусочками живой природы,здесь находится производство, учебные центры.
Органические фермы производят продукты питания, воздух и воду.
В жилом комплексеиспользуетсястроительство 3D- домов. Дома занимаютнебольшую площадь на поверхности, но в воздухе на уровне 10-20 этажа разрастаются во всех направлениях. Каждый дом планируется сделать автономным, оборудовав его собственным генератором электрической энергии и накопителем тепла.
В городе есть школа (в ней учат летному мастерству), детский сад,
После занятий дети с удовольствием проводят время в детском центре, стена которого имеет огромный кино экран (голография)
Чтобы люди не скучали по Земле, в городе создан уютный комплекс с лесом и виллой. Здесь горожане отдыхаюти встречают гостей издругих космических городов.
Патрульная машина, снабженная лазерной пушкой,в задачу которой входит не допустить попадания метеоритов в город. На космодроме находятся корабли для космических перелетов.
Крыши зданий используются для размещения на них зеленых уголков, солнечных батарей, ветряных мельниц.
Проблемы электроэнергии города решает также энергетический куб, в поверхность которого интегрированы фотоэлектрические панели. Он может иметь разные размеры. В таком кубе может разместиться автогараждля автолетов.
Город самодостаточный в плане энергетики, производства пищи, утилизации отходов.
В заключение приведем слова К.Э.Циолковского: «Невозможное сегодня станет возможным завтра»