Міста на астероїдах — фізики запропонували економний спосіб створення середовища для життя у космосі

Фізики з Рочестерського університету поставили перед собою завдання розробити практичний метод створення простору у космосі, у якому могли б спокійно проживати люди без витратного запуску необхідних матеріалів з Землі. У статті в журналі Frontiers in Astronomy and Space Sciences, яку дослідники назвали “дико теоретичною” розглядається науково-фантастична ідея, схожа на ту, яку зобразили в серіалі “Простір”/The Expanse від Amazon — використання астероїда для побудови міста.

Космічний мегаполіс, що обертається

У 1972 році NASA доручило фізику Джерарду О’Нілу спроєктувати космічне середовище для життя людей — так з’явилася так звана “колонія О’Ніла”. Космічний мегаполіс відповідно до концепції, мав складатися із двох циліндрів, що обертаються в протилежних напрямках, зі стрижнем, що з’єднує їх на кінцях. Вони обертаються на швидкості, достатній для створення штучної гравітації, та комфортній для перебування там людей.

З того часу фільми (включаючи “Зоряний шлях”) і книги (такі як роман Орсона Скотта Карда 1985 року “Гра Ендера”) зображували циліндричні середовища О’Ніла, населені людьми. Джефф Безос посилався на концепцію у своїх уявленнях про майбутній простір у космосі, а Ілон Маск називав її “безглуздою”.

Хоча й циліндри О’Ніла пропонують розв’язання проблеми відсутності гравітації в космосі, постачання необхідних будівельних матеріалів із Землі до космосу для їх створення була б складним та непомірно дорогим завданням.

Летюча гора матеріалу

Астероїди — це тверді тіла, що обертаються навколо Сонця і залишилися після утворення Сонячної системи приблизно 4,6 мільярда років тому. За оцінками вчених, у нашій Сонячній системі подорожує близько 1000 астероїдів з діаметром понад кілометр.

Команда з Рочестеру впевнена, що астероїди — це “летючі гори з великою купою матеріалу, що можуть надати швидший, дешевший і ефективніший шлях до будівництва космічних міст”. І пропонують спосіб, як цим скористатися.

Проблема в тому, що астероїди не настільки великі, щоб забезпечити необхідну силу тяжіння (тривалі періоди перебування в умовах нульової або низької гравітації викликають ряд проблем зі здоров’ям астронавтів), тож команда обрала мінімальну — 0,3 g — що приблизно на третину менше, ніж при житті, наприклад на Марсі.

Щоб забезпечити гравітацію, фізики пропонують “роздовбати” астероїд великого розміру, розкрутити його (використовуючи відцентрову силу для створення 0,3 g) та збудувати місто, приховане шаром каміння від космічного випромінювання.

Цей спосіб міг би спрацювати, якби астероїд складався з твердої міцної породи. Але більшість з них не такі — фізики вивчали склад деяких, найближчих до нас, і виявили, що ті здебільшого є гігантськими купами уламків з великих і маленьких каменів, які слабко тримаються власною гравітацією (пробийте дірку в одному з них, розкрутіть і “місто”, яке ви намагаєтесь створити просто відлетить у космос і зникне).

Сумка із нановолокна 

У такому випадку, вважають вчені, може допомоги “захисний мішок” — циліндрична сумка, трохи більша за сам астероїд, зроблена з гнучкої, надлегкої та надміцної сітки з вуглецевого нановолокна, яка б змогла утримувати це середовище.

Для моделювання процесу команда обрала невеликий астероїд, схожий на Бенну, з радіусом 300 м. Його загорнули в мішок з нановолокна відповідного розміру, але зі здатністю розтягуватись до 3 км (схоже працює система в гармоніці).

Теоретично процес може проходити приблизно так:

• Астероїд обертатиметься для створення штучної гравітації — процес, який неминуче призведе до його розпаду;
• Уламки астероїда розлітаються і розширюють мішок з нановолокна до максимально допустимого розміру;
• Нановолокно натягується, захоплюючи уламки;
• Каміння надалі формує досить товстий шар (приблизно 2 метри) — достатній для захисту від радіації всіх, хто живе всередині. Обертання циліндра викликає штучну гравітацію на внутрішній поверхні.

“Виходячи з наших розрахунків, астероїд діаметром 300 метрів, площею всього у кілька футбольних полів, можна розширити до циліндричного космічного середовища з площею близько 56,9 кв. км. Це приблизний розмір Манхеттену”, — кажуть вчені.

Навіть якщо взяти астероїд радіусом 500 метрів та розкрутити його — знадобиться не надто багато часу, щоб отримати штучну гравітацію 1 g, еквівалентну земній.

“Очевидно, що найближчим часом ніхто не будуватиме міста-астероїди, але технології, необхідні для створення такого роду інженерії, не порушують жодних законів фізики. Ідея може здаватися надто далекою, доки ви не зрозумієте, що в 1900 році ніхто ніколи не літав на літаку, але саме в цю хвилину тисячі людей зручно сидять у кріслах і мчать зі швидкістю сотні кілометрів на годину над землею. Зараз космічні міста можуть здаватися фантастикою, але історія показує, що приблизно століття технічного прогресу може зробити неможливе можливим”,— підсумовують дослідники.