Естественно, в таком случае гравитация будет постепенно ослабевать от обода к оси (как и описано у Хайнлайна). поэтому для рациональности стоит сделать корабль не цилиндром, а тором, т. е. бубликом, примерно так:
Тогда убивается сразу целый зоопарк зайцев: в центр уезжают опасные для экипажа системы вроде АЭС, термоядерного двигателя и так далее, а хомо сапиенс живут в условиях более-менее постоянной силы тяжести.
С какой скоростью должен вращаться тор? Тут стоит сделать отступление в сторону теоретической механики: создаваемое вращением ускорение (сила тяжести) зависит от квадрата угловой скорости и от радиуса. Соответственно, бублик радиусом 1 км нужно закрутить со скоростью примерно 0,9 оборота в минуту. Линейная скорость обода не имеет значенияаборигены её всё равно ощущать не будут. Разумеется, если обод внезапно не остановится.
Энергопитание.
Об этом тоже в фантастике никто не задумывается (пожалуй, хватит уже повторять эту фразу). В лучшем случае там упоминается что-то вроде «Дорогая, становится жарковато, пойди, выключи ядерный реактор», и всё. Ну да оно и понятносмысл описывать энергосистемы имеется только в том случае, когда это нужно для взрыва Звезды Смерти. Напомню, там подлый Скайуокер уничтожил шедевр инженерной мысли, поразив реактор протонной торпедой. Естественно, энергетическая установкасамое уязвимое место корабля, даже если она не склонна взрываться.
Это Кларк мог позволить себе описывать в «Космической одиссее» весь космический корабль как он есть, ну да на то он и классик. Впрочем, и сегодня всё зависит от жанра и структуры книги. В космоопере пофиг, где корабль берёт энергию для своих систем, в научно-фантастическом хорроре, где на этом же корабле завёлся Чужой или некроморфыуже нет. Более того, устройство корабля можно и нужно гармонично вплетать в сюжетнапример, в Dead Space протагонист мотается по всему кораблю, и действительно создаётся иллюзия присутствия, особенно учитывая выходы на поверхность, в разгерметизированные отсеки и так далее.
Итак, по порядку:
1. Солнечные батареи. Наиболее популярный на сегодня источник питания для КК, потому что халява. Солнечные батареи не требуют расходников, в космосе свет не поглощается атмосферой, благодать, в общем.
Минуснизкая мощность: конечно, техника не стоит на месте и КПД постоянно растёт, но даже с фантастическим КПД в 50 % (нынче рекордыоколо 30 %) потребуются целые поля, чтобы обеспечить энергией Звезду смерти. Вот, например, относительные размеры панелей на МКС (плохо заметные пластины в центреэто радиаторы:
Эти поля, разумеется, будут очень уязвимы для космического мусора и подлых врагов. Кроме того, уже за орбитой Марса толку от солнечных батарей становится немного: эффективность их падает пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Уехали вдвое дальшеэнергии получаете вчетверо меньше.
Кроме того, панели уязвимы для космической пыли и термических нагрузокпоследнее справедливо для околоземных орбит, где аппарат попеременно летает то в тени, то на солнце. Из-за изменений температуры его конструкции расширяются и сжимаются, что постепенно приводит к разрушению. Кроме того, при перегреве эффективность фотоэлементов падает.
3. Топливные элементы. В сущности, это обычный генератор, разве что работает он всё-таки не на бензине, а обычно на водороде. Для небольших кораблей наряду с аккумуляторамисамое то.
2. Радиоизотопные источники электричества. Не уступает по популярности солнечным батареям, но используется для полётов в дальний космос, то есть там, где солнечные батареи бесполезны. «New Horizons», «Пионеры», «Вояджеры»все эти зонды использовали радиоизотопные термоэлектрические генераторы (есть, впрочем, и другие виды, помимо термоэлектрических). В отличие от АЭС, это устройство использует энергию не цепной реакции, а естественного деления ядер. Как результатнизкая мощность и большое время работы, по сравнению с которым даже аккумулятор Nokia 3310 годится в айфоны. Для автоматических зондов, впрочем, мощности хватает, тем более что установка вполне компактна. Взорваться РИТЭГ не может, а вот порадовать экипаж серьёзной дозой радиации при разрушении корпусаещё как.
3. Ядерный реактор. Тут надо понимать, что стандартный ядерный реактор, вообще говоря, получает электричество тем же самым путём, что и любая ТЭЦ, то есть разогревает воду до состояния пара и крутит этим паром турбины. В космосе это малоприменимо из-за описанных выше проблем с охлаждением: на Земле можно построить градирню (это те самые огромные башни АЭС, из которых валит «страшный дым», который на самом деле пар) или использовать водоёмы, в космосеизвините. Поэтому применяют термоэлектрические преобразователифактически то же самое, что и в РИТЭГах, только мощность выше.
Естественно, есть концепты и даже реальные прототипы АЭС относительно небольших размеров. Более того, экспериментальные ядерные реакторынапример, SNAP-10A или советский «Бук»уже выводились на орбиту и нормально там работали, а сейчас в США разрабатывается реактор Kilopower для работы на Марсе. Смысл они имеют в основном в случае энергообеспечения Звёзд смерти и баз на пыльных тропинках далёких планет, особенно того же Марса, где нет ни нефти, ни угля, да и воды тоже нет. Для небольших кораблей это всё равно что гоняться с кувалдой за тараканами.
ЖизнеОбеспечение Пилотируемого Аппарата.
Это целый комплекс самых разных устройств. Назначение у них у всех, как сообщает капитан Очевидность, заключается в поддержании определённых условий внутри корабля, чтобы тушки космонавтов долетели до цели в более-менее живом состоянии, и опционально не испытывали в ходе полёта неприятных ощущений. Для этого у нас есть целый ГОСТ 28040-89 (да, всё стандартизированно). Ну и по порядку:
1. Системы обеспечения газового состава атмосферы. Это не только регенерация кислорода: это удаление из воздуха углекислого газа и пыли, контроль утечек, контроль примесей, например, дыма, и так далее. На одного человека требуется в среднем 0,96 кг кислорода в день.
Вариантов его пополнения на борту несколько. Первый и самый очевидныйэто баллоны со сжиженным кислородом, привозимые с Земли. Именно на этом строились системы жизнеобеспечения практически на всех пилотируемых кораблях. Кроме того, в любом случае всё равно запас кислорода следует держать на бортуна случай отказа других систем. Второй способ, применяемый ныне на МКСэто электролиз воды, которая разлагается на водород и кислород. Он достаточно эффективен и несложен, хотя требует затрат электроэнергии.
Прибор для электролиза воды, на испытательном стенде.
Третийэто полностью замкнутый цикл, но о нём чуть позже.
Помимо углекислого газа, воздух может загрязняться микропримесямиметаном, угарным газом, углеводородами, аммиаком, озоном и так далее. Всё это удаляется с помощью сорбционно-каталитических процессов (просто выбросить грязный воздух в форточку не выйдет), т. е. воздух прогоняется через фильтр, заполненный химпоглотителем и катализатором, после чего возвращается обратно в комнаты, а фильтрующие вещества после отработки ресурса выбрасываются в космос. Людиони такие, мусорят везде, где могут.
2. Системы климат-контроля. О терморегуляции всего корабля я уже писал, ну а эти приборы обеспечивают приемлемую температуру, давление и влажность воздуха.
3. Система контроля микрофлоры. Ну и фауны, конечно. Весь летящий на МКС груз (впрочем, как и вообще все космические корабли) по понятным причинам всегда проходит полную дезинфекцию, однако убить абсолютно все микроорганизмы в нём невозможно. В любом случае все эти колонии начнут плодиться и размножаться, так что однажды придётся почесать репу и заняться очисткой. Делается это сейчас с помощью электростатических фильтров: воздух прогоняется сквозь мощное электрическое поле, которое уничтожает вирусы, бактерии, споры плесени и тому подобную дрянь.
Прибор для обеззараживания воздуха «Поток». Стильно и футуристично.
Исследования показывают, что в отсутствие обеззараживающих устройств в замкнутом пространстве МКС начинают размножаться плесневые грибки, в том числе аллергические, и бактериианализы в японском модуле «Кибо» обнаружили даже легионеллу. Большинство незваных гостей являлись обычными для человеческого организма и были занесены экипажем, но не легионелла. Однако в любом случае воздух и поверхности космической станции сопоставимы по уровню чистоты с операционной, так что даже в случае полного отказа систем микробиологического контроля у экипажа будет достаточно времени, чтобы их наладить.