Страница 7 из 14
С окончанием холодной войны закончилась и эпоха милитаризации космоса. Сегодня страны в космосе предпочитают сотрудничество, символом которого стала Международная космическая станция (МКС).
Энергетика станции
Очевидно, что для работы космической станции нужна энергия. Говорят, Звезда Смерти использовала реактор на гиперматерии. К сожалению, земная наука пока не открыла секрет этой экзотической технологии.
Вместо нее МКС использует восемь солнечных батарей площадью 35 на 12 м, вырабатываемая мощность которых составляет от 84 до 120 кВт. Вдобавок к солнечной МКС может использовать химическую энергию перезаряжающихся батарей, срок службы которых составляет около шести с половиной лет.
Исключая перечисленные, самым продвинутым методом получения энергии на сегодня является реакция ядерного распада, которая дает в миллион раз больше энергии, чем любая химическая реакция. Конечно, есть реакция ядерного синтеза, которая позволяет получить в три-четыре раза больше энергии, чем реакция распада. Но ученые и инженеры пока еще пытаются выяснить, как эффективно использовать ядерный синтез для выработки энергии.
Среди возможных источников энергии в далеком будущем нельзя не упомянуть антивещество. Взаимодействие килограмма антивещества с веществом может высвободить количество энергии, сопоставимое со взрывом Царь-бомбы[11], самой большой термоядерной бомбы в истории. Однако с применением современных технологий на производ ство одного грамма антивещества уйдет сто миллиардов лет.
Температурный контроль
Температуру космической станции необходимо регулировать. Солнечная сторона МКС может нагреваться до +121 °С, а темная сторона – охлаждаться до -157 °С Отчасти проблему решают утеплители, увеличивая период, который потребуется МКС для того, чтобы принять или отдать тепло. В целом же охлаждение представляет куда бóльшую сложность, чем нагревание.
Космические станции генерируют тепло из-за находящихся на них космонавтов, энергосистем и, главное, рабочего оборудования. Как известно, у Звезды Смерти были знаменитые тепловые выхлопные порты для отвода части тепла, образовавшегося в реакторе. Стоит отметить, что в этом случае для того, чтобы избавиться от лишнего тепла, порт должен выбрасывать какую-то материю.
Дело в том, что в вакууме тепло не может быть передано с помощью конвекции[12] или кондукции[13], так как в обоих случаях для его передачи нужна какая-то материя. Вместо этого в реальных условиях космоса от тепла избавляются, преобразуя его в излучение.
На МКС используется активная система терморегулирования (Active T ermal Control System). Вода проходит через холодные пластины, отдавая им излишки тепла. От пластин тепло забирает контур, заполненный аммиаком, а тот в свою очередь отдает тепло находящимся в открытом космосе радиаторам-излучателям, которые преобразуют его в инфракрасное излучение.
Возвращаясь к Звезде Смерти, можно сказать, что если вы хотите избавиться от излишков тепла, то сфера – не самая удачная форма, поскольку у нее наименьшая площадь поверхности относительно объема. Самое простое решение проблемы охлаждения громадной Звезды Смерти – увеличить площадь поверхности. Один из вариантов – использование неровной поверхности, как в случае человеческого мозга.
Если посмотреть на Звезду Смерти вблизи, то видно, что на ней несметное количество башенок, углублений и различных надстроек. Возможно, часть из них используется для сброса излишков тепла через излучение. Впрочем, для повышения эффективности тепло также можно использовать в качестве альтернативного источника энергии[14].
Орбитальные характеристики
МКС делает оборот вокруг Земли за 93 минуты. Сама станция размером с футбольное поле, но когда мы поднимаем глаза, то видим лишь маленькую звездочку, летящую по небу, потому что она находится на низкой околоземной орбите (НОО) высотой от 330 до 410 км.
На НОО объекты подвергаются воздействию верхних слоев атмосферы, которое их замедляет, что приводит к снижению высоты полета. Поэтому МКС приходится регулярно корректировать орбиту. Это можно делать с помощью химических двигателей самой станции, расположенных в модуле «Звезда», или с помощью двигателей кораблей, пристыкованных к МКС. В будущем планируется использование ионных и плазменных двигателей, поскольку они более экономичны, чем химические.
Как и МКС, Звезда Смерти может передвигаться с помощью ионных двигателей, расположенных на ее «экваторе». Кроме того, она оборудована гипердрайвом для путешествий между звездными системами. Поскольку МКС была задумана как околоземная станция, ей двигатели нужны лишь для корректировки орбиты.
Когда Звезда Смерти висит над Эндором, она все время находится над одной точкой поверхности. На Земле подобные орбиты называют геостационарными, а иногда еще орбитами Кларка, в честь писателя-фантаста Артура Кларка, написавшего о преимуществах подобных орбит в научно-популярной статье еще в 1945 году. Обычно на подобных орбитах располагаются метеоспутники и спутники связи.
На Земле геостационарная орбита расположена примерно в 36 тысячах км над планетой. Если бы Звезда Смерти II вышла на геостационарную орбиту над нашей планетой, то мы видели бы ее как объект размером с половину луны. Но Эндор – это на самом деле луна, масса которой значительно меньше, чем у Земли. Поэтому геостационарная, а точнее, «эндорстационарная» орбита будет ниже.
Искусственная гравитация
Для поддержания жизни экипажа станции нужна система жизнеобеспечения, отвечающая за кислород, воду, давление и температуру. Уменьшенная гравитация может привести к проблемам со здоровьем, таким как атрофия мышц и костей. Чтобы избежать негативных эффектов, астронавты на МКС постоянно занимаются на тренажерах.
Большая сила притяжения Земли обусловлена массой планеты, но космическая станция весит всего 420 тонн, чего недостаточно для появления сколько-нибудь заметной гравитации. В зависимости от массы у Звезды Смерти может и не быть подобной проблемы.
Если считать, что диаметр ЗС-I 120 км, а масса – 134 квадриллиона тонн (эти числа вы можете помнить по главе «Сколько стоит построить Звезду Смерти?»), то можно вычислить силу гравитации на ее поверхности. Получается, что для человека весом 70 кг она составит примерно четверть от силы земного притяжения, что больше силы притяжения на Луне (одна шестая притяжения Земли). Но это только на поверхности, а с приближением к центру станции гравитация будет падать.
Другой способ создания искусственной гравитации – раскрутить корабль, подобно карусели. Чем быстрее карусель крутится, тем сложнее на ней оставаться: если вы не закреплены, то вас будет сносить к краю. В случае, когда на краю карусели ставят стену, то любителей аттракционов прижимает к ней. Тот же принцип можно применить и к космическому кораблю.
На корабле сила прижатия к стене будет ощущаться подобно тому, как гравитация тянет нас вниз. Стена станет низом, а центр вращения – верхом.
Взяв за основу эту идею, ученые предложили создать станцию в виде гигантского велосипедного колеса. Впервые оригинальное предложение высказал Вернер фон Браун в 1954 году, но большинству она знакома по фильму «2001: Космическая одиссея»[15].
Люди располагаются по краю колеса, а центр будет для них потолком. Таким образом, центробежная сила будет ощущаться как гравитация. По такому же принципу может создавать искусственную гравитацию и большая цилиндрическая станция.
Однако для сферы вроде Звезды Смерти это будет сложнее. На «экваторе» предметы будут двигаться быстрее и центробежная сила будет больше, а ближе к полюсам она снизится почти до нуля.
11
Царь-бомба (АН602) – авиационная термоядерная бомба, разработанная в СССР в 1954-1961 годах. Считается самым мощным взрывным устройством за всю историю человечества. По разным данным, полная энергия взрыва составляла от 57 до 58,6 мегатонны в тротиловом эквиваленте.
12
Конвекция – перенос тепла в газах, жидкостях или сыпучих средах потоками вещества.
13
Кондукция – передача тепла между твердыми телами или распространение тепла в твердом теле.
14
К сожалению, использовать избыточное тепло цикла, получаемое в результате работы системы, без привлечения внешней дополнительной энергии невозможно, поскольку это противоречит второму началу термодинамики.
15
Авторы книги почему-то упустили из виду, что первый проект вращающейся кольцеобразной станции («жилое колесо») был предложен еще в 1928 году австро-венгерским инженером Германом Нордунгом (Поточником) и использовался многими популяризаторами космонавтики.