Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( сентябрь 2019 г. ) |
Цилиндр O'Neill (также называется колонией O'Neill ) является пространство поселения концепция , предложенная американским физиком Джерард К. О'Нил в своей книге 1976 High Frontier: Human Колоний в космосе . [1] О'Нил предложил колонизацию космоса в 21 веке с использованием материалов, извлеченных с Луны, а затем и с астероидов . [2]
Цилиндр О'Нила будет состоять из двух вращающихся в противоположных направлениях цилиндров. Цилиндры будут вращаться в противоположных направлениях, чтобы нейтрализовать любые гироскопические эффекты, которые в противном случае затрудняли бы их ориентацию на Солнце. Каждый будет иметь диаметр 5 миль (8,0 км) и длину 20 миль (32 км), соединенные на каждом конце стержнем через систему подшипников . Их вращение обеспечило бы искусственную гравитацию . [1]
Преподавая физику в Принстонском университете , О'Нил поставил перед своими студентами задачу разработать большие конструкции в космическом пространстве , чтобы показать, что жизнь в космосе может быть желательной. Некоторые из проектов были способны обеспечить объемы, достаточно большие, чтобы подходить для проживания людей. Этот совместный результат вдохновил идею цилиндра и был впервые опубликован О'Нилом в статье Physics Today в сентябре 1974 года . [3]
Проект О'Нила не был первым примером этой концепции. В 1954 году немецкий ученый Герман Оберт описал использование гигантских обитаемых цилиндров для космических путешествий в своей книге Menschen im Weltraum — Neue Projekte für Raketen- und Raumfahrt ( Люди в космосе. Новые проекты для ракет и космических путешествий ). В 1970 году писатель-фантаст Ларри Нивен предложил аналогичную, но более крупномасштабную концепцию в своем романе « Мир-кольцо» . Незадолго до того, как О'Нил предложил свой цилиндр, Артур Кларк использовал такой цилиндр (хотя и внеземной конструкции) в своем романе « Свидание с Рамой» .
О'Нил создал [ когда? ] три эталонных дизайна, получивших название «острова»:
Остров Один - это вращающаяся сфера с окружностью в одну милю (1,6 км) (1681 фут (512 м) в диаметре), в которой люди живут в экваториальной области (см. Сферу Бернала ). Более позднее исследование НАСА / Эймса в Стэнфордском университете разработало альтернативную версию Острова Один: Стэнфордский тор , тороидальной формы диаметром 1600 футов (490 м). [4]
Остров Два имеет сферическую форму, диаметром 5200 футов (1600 м). [ необходима цитата ]
Конструкция Island Three , более известная как цилиндр О'Нила, состоит из двух цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях . Они имеют диаметр 5 миль (8,0 км) и могут быть увеличены до 20 миль (32 км) в длину. [5] Каждый цилиндр имеет шесть полос равной площади, которые проходят по всей длине цилиндра; три - прозрачные окна, три - жилые «наземные» поверхности. Кроме того, внешнее сельскохозяйственное кольцо диаметром двадцать миль (32 км) вращается с другой скоростью, чтобы поддерживать сельское хозяйство. Промышленный производственный блок жилого дома расположен посередине, чтобы минимизировать силу тяжести для некоторых производственных процессов. [ необходима цитата ]
Чтобы сэкономить огромные затраты на запуск материалов с Земли, эти среды обитания будут построены из материалов, запускаемых в космос с Луны с помощью магнитного привода массы . [1]
Цилиндры вращаются, создавая на их внутренней поверхности искусственную гравитацию . На радиусе, описанном О'Нилом, среды обитания должны будут вращаться примерно двадцать восемь раз в час, чтобы имитировать стандартную земную гравитацию ; угловая скорость 2,8 градуса в секунду. Исследования человеческого фактора во вращающихся системах отсчета [6] [7] [8] [9] [10] показывают, что при таких низких скоростях вращения мало кто будет испытывать укачивание из-за сил Кориолиса.действует на внутреннее ухо. Однако люди смогут определять направление вращения и противовращение, поворачивая голову, и любые упавшие предметы будут отклоняться на несколько сантиметров. [9] Центральной осью среды обитания будет область невесомости , и предполагалось, что там могут быть размещены рекреационные объекты.
Планировалось, что в среде обитания будет кислород с парциальным давлением, примерно таким же, как в земном воздухе, что составляет 20% от атмосферного давления на уровне Земли на уровне моря. Также будет добавлен азот, чтобы добавить еще 30% давления Земли. Эта атмосфера половинного давления позволит сэкономить газ и уменьшить необходимую прочность и толщину стен среды обитания. [1] [4]
В этом масштабе воздух внутри цилиндра и его оболочка обеспечивают адекватную защиту от космических лучей . [1] Внутренний объем цилиндра О'Нила достаточно велик, чтобы поддерживать его собственные небольшие погодные системы, которыми можно управлять, изменяя внутренний состав атмосферы или количество отраженного солнечного света. [5]
За каждой полосой окна на петлях закреплены большие зеркала. Раскрытый край окон указывает на Солнце. Зеркала предназначены для отражения солнечного света в цилиндры через окна. Ночь имитируется открыванием зеркал, позволяя окну видеть пустое пространство; это также позволяет теплу излучаться в космос. В течение дня кажется, что отраженное Солнце движется вместе с зеркалами, создавая естественное изменение углов Солнца. Хотя изображение Солнца не видно невооруженным глазом, можно наблюдать вращение из-за вращения цилиндра. Свет, отраженный зеркалами, поляризован , что может сбить с толку пчел- опылителей . [1]
Чтобы свет проникал в среду обитания, большие окна проходят по длине цилиндра. [1] Это не будут отдельные стекла, а будут состоять из множества небольших секций, чтобы предотвратить катастрофические повреждения, и поэтому алюминиевые или стальные оконные рамы могут выдерживать большую часть нагрузок от давления воздуха в помещении. [1] Иногда метеороид может разбить одну из этих панелей. Это может вызвать некоторую потерю атмосферы, но расчеты показали, что это не будет аварийной ситуацией из-за очень большого объема среды обитания. [1]
Среда обитания и ее зеркала должны быть постоянно направлены на Солнце, чтобы собирать солнечную энергию и освещать внутреннюю часть среды обитания. О'Нил и его ученики тщательно разработали метод непрерывного поворота колонии на 360 градусов по орбите без использования ракет (которые сбросили бы реакционную массу). [1] Во-первых, пара мест обитания может вращаться, используя цилиндры как импульсные колеса . Если вращение одной среды обитания немного отклонено, два цилиндра будут вращаться друг вокруг друга. Как только плоскость, образованная двумя осями вращения, перпендикулярна оси крена к орбите, пара цилиндров может быть отклонена от курса.чтобы нацелиться на Солнце, приложив силу между двумя направленными на Солнце пеленгами. Отталкивание цилиндров друг от друга вызовет гироскопическую прецессию обоих цилиндров , и система будет рыскать в одном направлении, а толкание их друг к другу вызовет рыскание в другом направлении. Вращающиеся в противоположных направлениях среды обитания не имеют чистого гироскопического эффекта, и поэтому эта небольшая прецессия может продолжаться по всей орбите среды обитания, удерживая ее нацеленную на Солнце. Это новое приложение гироскопов с управляющим моментом .
В 2014 году был предложен новый метод строительства, который включал в себя надувание мешка и закрепление его катушкой (изготовленной из астероидных материалов), наподобие конструкции сосуда высокого давления с композитной оболочкой . [11]
В 1990 и 2007 годах была представлена меньшая производная конструкция, известная как Kalpana One, которая устраняет эффект качания вращающегося цилиндра за счет увеличения диаметра и уменьшения длины. Логистические проблемы радиационной защиты решаются путем строительства станции на низкой околоземной орбите и удаления окон. [12] [13]
На мероприятии Blue Origin в Вашингтоне 9 мая 2019 года Джефф Безос предложил построить колонии О'Нил, а не колонизировать другие планеты. [14] [15]
Цилиндр, растущий из соединенных между собой боласов [16]
Концептуальное изображение НАСА нескольких цилиндров среды обитания, ориентированных на Солнце.
Викискладе есть медиафайлы по теме цилиндров О'Нила . |