Петр Вита
Над небом голубым
Новый дом
Итак, строим новый дом. Строить его будем сами, природа нам его не припасла. Зато она припасла огромное количество материала для строительства этого дома. Строить будем с использованием оговоренных раньше технологий – атомно-молекулярной сборки.
Представьте себе огромный цилиндр, диаметром в тысячу, несколько тысяч или даже несколько десятков тысяч километров и длиной, превышающей в несколько раз его диаметр. Он создан из сверхпрочного материала. О технологии производства поговорим чуть позже. Толщиной стенки в несколько километров, не более. Относительно его размеров, это тончайшая пленка. Обитаемая сторона внутренняя. Этот цилиндр раскручивается до скорости, при которой центростремительное ускорение будет равно ускорению свободного падения на Земле. Всё, что находится внутри этого цилиндра и вовлечено в это движение, прижимается к его внутренней поверхности с силой, равной силе гравитации на Земле. Атмосфера также имеет свою массу и на неё действуют те же законы физики. Она также прижимается к поверхности этого цилиндра. Чтобы воздух не стекал с краев этого цилиндра, на его торцах созданы борта в виде кольца или гигантской шайбы, высотой не менее 300 км.
Безопасность этого объекта достигается за счет прочности материала, образующего этот цилиндр. Его прочность должна многократно превышать действующее на него разрывающие усилие от вращения.
У этого объекта есть особенности, которые нужно учитывать. Одна из них – переизлучение тепла. Переизлучение происходит внутрь объекта, а не вовне, как на Земле. Излучение попадает на противоположную сторону, дополнительно нагревая её, а оттуда, обратно. Излишки тепла неохотно покидают эту систему, только если не направлены в сторону торцов цилиндра. Следовательно, существует вероятность перегрева. Отсюда вывод – внутрь его не должен попадать прямой солнечный свет, несущий большое количество энергии. Поэтому, ось цилиндра будет сориентирована в пространстве перпендикулярно плоскости орбиты его движения вокруг Солнца. К нему он будет всегда повернут боковыми гранями. Освещение внутри будет искусственным, с достаточно холодным спектром.
При своих колоссальных размерах, превышающих размеры планет, объект будет весьма легким, относительно них. Внутри него пусто. Масса сосредоточена только в стенках цилиндра. Следовательно, до какого-то размера объекта гравитационным воздействием можно пренебречь.
Новые возможности
Общий вид
Раскрученный в пространстве гигантский цилиндр из сверхпрочного материала, это основной компонент новой системы, в которой сила притяжения заменена центростремительной, инерционной силой. На его основе будет построено множество различных систем для разного назначения.
Главное их различие определяется их размерами. Открытые и закрытые системы. Большие системы имеют достаточный объем внутреннего пространства, чтобы удержать собственную атмосферу только инерционной силой, не ограждая её от внешнего мира, ограничивая только достаточно высокими бортами. Малые – такого объема не имеют и, для удержания атмосферы используют герметически закрытые ячейки-помещения.
Закрытые системы будут иметь очень широкое распространение, начиная от первых пробных систем, обкатывающих эту идею и заканчивая различными вариантами использования.
На их основе будут действовать все корабли-паромы. Это могут быть объекты, движущиеся по постоянным орбитам мимо мест сосредоточения людей и перевозящих их от одного объекта к другому. Паромы на лету принимают на борт мелкие корабли-шаттлы с людьми (в космосе нельзя остановиться), размещают их во внутренних ячейках, при необходимости подключают их к своим системам жизнеобеспечения и своим вращением предоставляют комфортные условия перелета. Внутри можно свободно перемещаться и жить либо на борту своего шаттла, если позволяют его условия, либо во внутренних гостиницах. Прибыв к месту назначения эти шаттлы так же покидают борт корабля-парома. Корабли паромы могут выполнять и собственные одиночные перелёты к дальним уголкам пространства.
Возможно даже мелкие корабли-шаттлы будут также иметь свою внутреннюю систему раскрутки, создающую комфортное существование людей.
На этой же основе будет построено большинство необитаемых искусственных объектов в нашей солнечной системе. Это и разные блокпосты, наблюдающие за движением в окружающем пространстве, и внешние производственные заводы, всевозможные склады и базы различного материала и оборудования, любые объекты технического назначения.
Структура закрытой системы представляет из себя летящий раскрученный одиночный цилиндр, стенки которого состоят из нескольких слоев герметичной ячеистой структуры разделенной шлюзовыми камерами. Ячеистая структура и многослойность обусловлены соображениями безопасности, когда аварийная ситуация в одной из ячеек не повлияет на её доступность и безопасность других ячеек. Аварийная ситуация в космическом объекте всегда отягощена возможностью потери атмосферы. Каждая ячейка будет иметь несколько шлюзовых соединений с разными прилегающими ячейками, чтобы обеспечить к ней аварийный доступ в любой ситуации. Ячейки будут иметь различное назначение. Это могут быть жилые помещения, коридоры, склады и т.п. При достаточно больших размерах системы, это могут быть отсеки, вмещающие многие жилые дома с атмосферой и освещением, предоставляемым этим отсеком. Отсеки, образующие, при необходимости, внутренние дороги со своим транспортом, отдельные сады и парки. Вдоль внутренней поверхности этого цилиндра (или внешней) может быть расположен мощный соленоид – электромагнитная катушка из сверхпроводящих материалов. Она создает достаточно сильное магнитное поле, защищающего его обитателей и материал объекта от космического излучения.
Другой вид систем – это открытые системы. Они нас будут интересовать больше всего. Потому, что это обитаемые системы. Они разрабатывались и создавались именно для жизни людей.
В первую очередь, это территория. Огромная территория под открытым небом. Внутренняя поверхность такого цилиндра может многократно превышать площадь поверхности Земли, причем, всей Земли, а не только обитаемой её части. При этом вся его поверхность может быть обитаемой.
Здесь можно создать все необходимые условия существования. Роботы создадут всё, что нам нужно. Здесь можно создать любой, необходимый рельеф, запланировать любые водоемы и наполнить их водой. Создать любую газовую атмосферу и запланировать любой климат. Настроить регулируемую погоду. Покрыть созданный рельеф плодородной почвой и высадить любую растительность. Запустить сюда любых животных. Строить дома и дороги. Жить, работать и путешествовать по этим необъятным просторам.
Давайте более подробно рассмотрим устройство открытых систем.
Такая система, на самом деле, состоит не из одного, а из нескольких не связанных друг с другом и вложенных друг в друга цилиндрических раскрученных объектов разного диаметра, как рулет. Ну как сразу не уплотнить обитаемое пространство? Их нельзя соединить, поскольку вращаются они с различными угловыми скоростями. Единственное, что их объединяет в единое целое, это общий центр масс. Они летят в пространстве как единое целое. Автоматика следит за совпадением их центра масс и, при необходимости, вносит корректировки в движение каждого объекта.
Будем называть каждый из объектов слоем. Посмотрим, как они устроены и для чего предназначены.
Разбивка на секции
Самые важные из слоев, это жилые слои. Ради них это всё и создавалось.
Как такой слой устроен.
Как мы уже знаем, это цилиндр из высокопрочного материала, имеющий с торцов борта, созданные из того же материала, для предотвращения утечки атмосферы. Относительно наблюдателя, находящегося на внутренней поверхности этого слоя, такой борт выглядит как гигантская стена, уходящая вверх и теряющаяся высоко в небе. Однако, относительно реальных размеров этого цилиндра, такая стена со стороны может выглядеть как небольшой выступ внутрь вдоль его края. Если рассмотреть такой борт отдельно от цилиндра, то по своему внешнему виду он будет напоминать гигантское кольцо или шайбу. Будем в дальнейшем называть его, для определенности, кольцом. Это важный элемент в системе. Такие кольца будут выполнять много различных функций.
Кольца расположены не только с торцов слоя, но и более или менее равномерно по всей длине цилиндра. Расстояние между ними может составлять несколько сотен, а то и тысяч километров. Они разделяют внутреннее пространство слоя на отдельные секции и выполняют несколько важных функций.
Одна из функций кольца – это элемент жесткости системы. Со стороны внутреннего наблюдателя кажется удивительным, что такие высоченные стены не обрушиваются под действием своей огромной массы. Посмотрим, какие силы на него действуют. Кольцо, как и весь слой, вовлечено во вращательное движение. На него действует сила, пытающаяся его растянуть и разорвать. Внутренние силы, определяющие прочность материала, заложенного в создание этого кольца, сопротивляются этому воздействию. Равнодействующая этих сил направлена к центру кольца и вверх, относительно внутреннего наблюдателя. Внутренние силы стен тянут их вверх! О, как!
Но кольцо, по сравнению с основанием слоя, гораздо толще, если рассматривать от центральной оси цилиндра к его стенкам, и меньше поддается деформации. Будучи жестко связанным с основанием, оно препятствует значительному растяжению основания. Без колец наш цилиндр принимал бы несколько «бочкообразную» форму. Кольца существенно повышают цельность и прочность всего слоя.
Другая функция тоже из области безопасности. Кольца разделяют всё внутреннее пространство на отдельные секции, напрямую не связанными друг с другом. В случае какой-либо крупной катастрофы, техногенного или внешнего характера воздействия, а мы знаем, что катастрофы в космическом пространстве могут усугубляться потерей атмосферы, её воздействие будет ограничено рамками одной-двух секций. Легче будет проводить восстановительные работы.
Атмосферы соседних секций никак не связаны друг с другом. Соответственно, в разных секциях можно создавать совершенно различные климатические условия и устанавливать разный климат: влажный или сухой, жаркий или не очень – на любые вкусы и потребности. В разных секциях будут различные флора и фауна. В каждой из секций можно отрегулировать свой водный баланс, газовый состав атмосферы, освещенность и температуру. В каждой из них можно настраивать свои смены сезонов или не менять их совсем.
Перемещение между секциями будет осуществляться через системы транспортных и пешеходных шлюзов, расположенных в стенах наших колец. В зависимости от используемого транспорта, шлюзование будет осуществляться максимально быстро и удобно.
В принципе, получившиеся секции можно разбивать на отдельные сектора дополнительными перегородками, идущими от кольца к кольцу вдоль направляющих цилиндра. Но для такого разбиения нужны веские основания и точные расчеты. В отличие от колец, такие перегородки не держат сами себя. На них действует прижимающая сила вращательного движения. Она может быть скомпенсирована только внутренней прочностью таких перегородок и прочностью удерживающих их колец. Не очень надежное разбиение. Если такое и будет встречаться, то не особенно часто.
Создание слоя и секций
Попробуем примерно представить себе технологию создания такого слоя.
Вблизи намеченного места строительства сосредотачиваются летающие заводы и склады материалов. Они производят необходимое количество роботов строителей. Это что-то вроде гигантских пауков, производящих и укладывающих нить из сверхпрочного материала, не боящегося ни перепадов температуры, ни космического излучения, очень прочную на разрыв. Это относительно будущих размеров она кажется нитью, в реальности эта «нить» может иметь весьма значительное сечение.
Эти роботы вырабатывают и сшивают нити параллельно друг с другом в огромное полотно, длиной, равной длине окружности будущего слоя. Противоположные края этого полотна сращиваются друг с другом, и оно немного раскручивается реактивными двигателями, так чтобы приняло форму цилиндра. Затем эти роботы перемещаются кругами вдоль этого полотна с внутренней или внешней стороны (как будет наиболее технологично) и укладывают на него новые выработанные нити, сшивая их между собой и сращивая противоположные концы в кольца. Слой за слоем. Пока не будет создан цилиндр необходимой расчетной прочности.
В заранее намеченных местах эти работы будут продолжены с выращиванием на них разделительных колец и разбиением пространства всего слоя на секции. В кольцах сразу закладываются все необходимые технологические проемы под будущие шлюзы.
В наметившиеся секции заводятся другие роботы, производящие гидроизоляцию, наносящуюся на внутреннюю поверхность получившегося цилиндра. Нам не нужна никакая утечка с нашего жилого слоя: ни воды, ни воздуха. Поверх слоя гидроизоляции укладывается уже базовый слой под будущий рельеф. Возможно это будет какая-то переплавленная каменная поверхность. Закладываются, если они предусмотрены проектом, будущие подземные транспортные магистрали.
Затем сюда доставляется необходимое количество грунтового материала и формируется запланированный рельеф секций, с учетом относительно равномерного его распределения по окружности.
Затем сюда загружается в твердом виде необходимое количество льда, для будущих водоемов и подгоняются гигантские танкеры с заранее собранной или наработанный газовой смесью для будущей атмосферы. Обустраиваются все технологические механизмы. Цилиндр раскручивается до необходимого центростремительного ускорения. В секции подается свет (о нем поговорим отдельно) и закачивается воздух атмосферы. Секции разогреваются до необходимых температур. Лёд плавится, и вода заполняет водоемы.
Далее работы продолжатся внутри секции по внутренней отделке. Производство и укладка плодородного грунта. Высаживание растительности. Разведение животного мира – всё должно быть в балансе. Разбивка на участки. Прокладывание локальных транспортных трасс. Ну и в завершении всего – заселение его людьми и строительство уже чисто человеческого жилья.
Весь этот процесс снабжается регулярными поставками всего необходимого с окружающих заводов и складов. Поставляется сырьё и энергия для роботов. Производится их технологическое обслуживание другими роботами. Отработавшие роботы утилизируются и перерабатываются. Необходимые собираются и поставляются на место строительства. Даже одни только масштабы всего действа должны впечатлять. Для подобного строительства понадобятся сотни миллионов, а то и миллиарды роботов строителей и их согласованная работа.
Поставки базового сырья для переработки или складирования осуществляются, как мы уже раньше отмечали, из более отдаленных уголков нашей солнечной системы: подходящие астероиды, материал из колец планет-гигантов или из разрабатываемых и разбираемых планет. Роботами-добытчиками они разгоняются, сталкиваются с их постоянных орбит и направляются в район будущего строительства, где их уже ждут, встречают, тормозят и отправляют по назначению: либо в предварительную переработку, либо на склад, либо непосредственно к стройке.
Получилась примерная схема. В принципе, ничего нового. Очень похоже на строительство обыкновенного здания. Только масштабы совсем иные и иная окружающая обстановка и работают исключительно роботы.
То, что мы обрисовали, это создание слоя с нуля. Кроме таких работ можно ведь, в принципе, и достраивать уже существующий и действующий жилой слой. С торцов такого цилиндра можно также наращивать несущий слой и завершать его новым торцевым кольцом. С последующим обустройством получившейся новой секции. Только такое строительство имеет некоторые особенности. Во-первых, строительство нужно вести одновременно с обоих торцов цилиндра, чтобы не менялось положение его центра масс, и он не изменил орбиту. Во-вторых, весь процесс идет уже на раскрученном цилиндре и необходимо учитывать прижимающую или отрывающую силу вращательного движения при производстве таких работ.
Обустройство и оживление секции
Каждая секция, созданная в слое, это территория, сравнимая с территорией Земли или её части. Возможны даже совсем небольшие, по необходимости. В каждой из них создается свой климат и смена сезонов.
На Земле смена сезонов осуществляется автоматически. Как только Солнце покидает какое-то из полушарий, заглядывая туда всё реже и реже, так оно сразу начинает остывать. Земля излучает в открытый космос накопленное за лето тепло. Сезон меняется и приходит более холодная или прохладная (где как) погода.
В жилом слое с таким механизмом смены сезона будут проблемы. Большая часть излученного за пределы атмосферы тепла вернется обратно. Система замкнутая. Ему некуда деваться. Чтобы не было перегрева, все секции будут оборудоваться искусственными охлаждающими установками. Вроде морозильной камеры в холодильнике. Отобранное у окружающей среды тепло будет выводиться за пределы цилиндра и целенаправленно переизлучаться вдоль его направляющих, в стороны торцов. Наша система будет светиться с торцов в инфракрасном диапазоне. Охлаждающие установки будут в какой-то степени постоянно задействованы, отбирая в секциях лишнее накопившееся тепло.
Чтобы организовать в части секции настоящую зиму, нужно задействовать их там на полную мощность и туда придет зима.
В отличие от Земли, в секциях не будет океанов. Будет обширная и разветвленная водная сеть. Люди любят жить у воды и путешествовать по ней. Но океанов не будет. Океан, это плохое место для жизни. Даже на Земле они малообитаемы. Большие глубины не располагают к развитию жизни. Она, безусловно, там есть, но очень скудно представленная. Основная водная жизнь сосредоточена на мелководье, куда проникает свет и создаются условия для развития растительной жизни. А к ней уже подтягивается и животный мир.
Водная сеть тщательно планируется заранее и закладывается ещё на этапе строительства секции. Возможно там будет меньше рек, или они будут не такими полноводными как на Земле, ввиду того, что там не будет огромного избытка тепла, закачиваемое Солнцем на Землю, в значительной мере идущее на испарение и перемещение воды. Может даже будут искусственные реки с принудительной подачей воды. Но будет очень много водоемов со стоячей водой – озер и объединяющих их протоков и каналов.
В секциях закладываются места под города и поселения, под общественное и частное строительство. Ввиду обширности осваиваемых территорий, каждый человек будет способен подобрать себе место для жительства, всецело его устраивающее. А может, пожив некоторое время на одном месте, бросить его и уехать в другое. Роботы быстро приведут покинутое место в первоначальное незастроенное состояние.
Всё как привычно людям. Только резко возрастет роль роботов в обслуживании людей и значительно расширятся людские возможности. Люди смогут покупать или арендовать большую территорию, квартиры любых размеров. У них теперь будет множество обслуживающего персонала – роботов, создаваемых ими самими, по мере необходимости. Роботы будут строить и перестраивать; облагораживать территорию, высаживая растения, цветы и ухаживая за ними; создавать игровые площадки и закладывать беседки; следить за домом, держа его в чистоте и порядке; прокладывать дороги к дому и дорожки на участке.
Полагаю, что в секциях будет большое количество парков и лесов, всевозможных заповедников. Благодаря различному климату секций, эти парки и леса будут очень разнообразны и будут представленными совершенно различными растениями и животными.
Учитывая постоянное развитие научных достижений, я думаю, к тому времени, будет просчитан и восстановлен весь эволюционный путь Земли. Будут воссозданы все доисторические твари и растения, включая знаменитых динозавров, саблезубых тигров и мамонтов. Под каждую эпоху будут созданы свои парки-заповедники, благо, различие климатических зон позволяет это сделать. Кроме того, будут просчитаны другие пути эволюции, не сложившиеся на Земле, и под них просчитан и создан животный и растительный мир, который мог бы быть, но не сложилось.
Вот под эти случаи, похоже, и будет уместным создавать совсем небольшие секции (но это они небольшие относительно самого слоя, реальные размеры всё равно могут быть весьма значительными), да ещё разделенными продольными перегородками на сектора. Во-первых, чтобы не перемешивались разные эпохи и не устраивали тут новую борьбу видов за выживание. А во-вторых, чтобы отделить их от людей, поскольку многие из них могут быть весьма агрессивными или представлять иную опасность для людей. Попадать туда можно будет либо в специально оборудованные места, либо после специальной подготовки. Кто знает, может в каких-то местах будет даже разрешена охота на эти древние виды.