Автономная космическая станция

[privalov]

Нарисовал проект автономной космической станции - космического поселения. Хотелось бы услышать список возможных возражений и "тонких мест". Возможно - вещей, о которых я не подумал.

Главное отличие от предыдущих проектов (Станфордского Тора и др.): станция очень проста. Ее можно создать во внутреннем поясе астероидов одним зондом/роботом с Земли. Возможно - самореплицирующимся роботом, но для проекта станции это непринципиально. На станции нет никаких высокотехнологичных деталей, электрических лампочек или электроники.

Проект космической станции "Форпост"

Полезная площадь этой станции четыреста квадратных метров. В ней будет комфортно одному человеку или небольшой семье.


http://project.ganymed.ca/img/bigstation9.jpg

На первом этаже расположен парк и жилые помещения. На втором и третьем этажах выращиваются сельскохозяйственные растения, например пшеница. На четвертом этаже снова парк.

Параболический отражатель фокусирует солнечные лучи на круглом окошке в левой части станции. Все внутренние помещения хорошо освещены, и дополнительного электрического освещения не требуется.

Станция надежно защищена от радиации и микрометеоритов. Двухметрвый слой реголита уменьшает уровень радиации в сто тысяч раз.

Корпус станции состоит из трех вложенных герметичных камер.

Первый внутренний корпус вращается, создавая исскусственную гравитацию. Эта конструкция должна быть механически прочна на разрыв. На ней закреплены все механизмы, переборки и перекрытия внутри. На нее приходится вес грунта, растений, животных и экипажа станции.

Второй корпус, слой реголита, обеспечивает защиту от радиации. Он слишком массивен, чртобы его можно было удержать на вращающемся корпусе.

Третий, внешний корпус, защищает станцию от микрометеоритов. При ударе метеорит пробивает внешний корпус, испаряясь при этом. Силу взрыва принимает на себя толстый слой реголита. При повреждении любых двух из корпусов станции она будет способна сохранить внутреннее давление. Обитатели могут чувствовать себя в полной безопасности во время коронарных выбросов массы на Солнце, метеорного дождя и любых других неожиданностей, которыми может встретить их Космос.

Множество состыкованных станций образуют город. Первый город будет построен на околоземной орбите, так как сначала его население будет невелико и город не будет полностью автономен. При большом пассажиропотоке наиболее критично будет время полета между космическим поселением и Землей.

Для этого космические станции придется перевозить от места постройки во внутреннем поясе астероидов к Земле, но затраты энергии при использовании гравитационных маневров невелики.

Небольшие станции будут принадлежать одному человеку или одной семье. Владелец сможет сам разработать или выбрать дизайн. Ниже показаны несколько вариантов оформления города - строгих и разноцветных.


http://project.ganymed.ca/img/city2.jpg


http://project.ganymed.ca/img/city3.jpg


http://project.ganymed.ca/img/city7.jpg


http://project.ganymed.ca/img/city8.jpg

Скачать видео:
http://project.ganymed.ca/videos/bigstation_mov_0004.wmv

[Frontm]

Блин :shock:
брррр...
Прочитал название топика как "атомная космическая станция"
Стало страшно
стал читать - успокоился - ааа... автонооомная

[Parf]

Может быть, лучше сперва опробовать проект на Земле? Скажем, где-нибудь в Антарктиде. Если лет десять станция просуществует автономно, можно будет подумать о переносе опыта на околоземную орбиту.

[Вован Сидорыч]

И почем такие квартирки продавать будем?
Скока-скока?
Да ну нафик... я лучше в Антарктиде жить буду... благо она скоро растает нафик

[В А Д И М]

Ну наконец-то космический архитектор на форуме появился.  Хороший признак

Параболический отражатель фокусирует солнечные лучи на круглом окошке в левой части станции. Все внутренние помещения хорошо освещены, и дополнительного электрического освещения не требуется.

Зачем вам столько солнечного света конденсировать?  
вы же спалите все растения и всю живность

[В А Д И М]

GANIMED PROJECT

Фаза 1
Аппарат, способный построить точную копию себя, должен состоять из следующих узлов:

- Электростатический капельный манипулятор (подробнее это устройство описано ниже).
- Телескоп (диаметром около 5 сантиметров)...

тааакс... это что за шутки? какие 5 сантиметров???  требую нормальный телескоп!

[privalov]

Еще один вариант ролика про город:
http://ganymed.ca/temp/city_try_again.wmv

Мне кажется, раньше было лучше. Когда камера смотрит вдаль, а не вниз.

Над городом должны летать транспортные средства. Какие земные транспортные средства будут лет через десять-двадцать? Орион точно полетит или высока вероятность, что отменят его демократы? ATV/Ariane 5 пока не пилотируемые, будут ли пилотируемые - неизвестно. Наверное, нарисую Dragon. Не то чтобы он точно полетит, но он - будущее. Будем рисовать будущее, а не прошлое.

[privalov]

И почем такие квартирки продавать будем?
Скока-скока?

Квартирки бесплатно или близко к тому. Основная идея станции в том, что ее может сравнительно просто создать автоматика из местных материалов.

Проблема в выводе вас к вашей квартирке. Я думаю, о расценках в этой области вы осведомлены.

На странице "Кинетический разгонник" я предлагаю одно из возможных решений это проблемы. Окажется ли оно реальным - посмотрим.

http://project.ganymed.ca/kineticb.shtml

тааакс... это что за шутки? какие 5 сантиметров??? требую нормальный телескоп!

Каждой миссии - своя задача. Для каждой задачи - свой инструмент.

Соседний астероид не увидишь всё равно. "Свой" астероид (к которому будет направлен зонд) разглядишь так и так.

С нормальными телескопами в поясе астероидов уже были. Любителям к подобному разрешению приблизится будет тяжело.

[Вован Сидорыч]

Квартирки бесплатно или близко к тому. Основная идея станции в том, что ее может сравнительно просто создать автоматика из местных материалов.

Одолжите мне вашей автоматики пажалста на прокат - мне только коттеджик построить...

[RemArk]

Парашютики

[В А Д И М]

http://project.ganymed.ca/img/bigstation9.jpg

Окошком поворачивайте к Солнцу и ставьте рассеиватель с фильтром и диафрагмой. Фильтром ослабите излучение, диафрагмой обеспечите цикл день-ночь. Ночью оставляйте не более 3% дневного света. Растениям это необходимо.

Зеркала уменьшайте до параболической полоски или сегмента цилиндра. Этого хватит для  Стирлинга или Зеебека. Это пока обеспечит вас энергией.

Рециклинг и системы охлаждения модуля где?

[privalov]

диафрагмой обеспечите цикл день-ночь

На рисунке станции нет никаких систем, как можно было бы обеспечить ночь. Некоторые растения легко переносят отсутствие ночи; другие снижают урожайность. Перед окошком можно поставить зеркало, которое отражало бы солнечные лучи лишь в одну половину станции, оставляя другую в полумраке. Это зеркало можно в течение дня поворачивать, обеспечивая суточный цикл всем растениям на станции.

вообще-то мысль интересная. Возможно, дизайн придется менять. Два жилых циллиндра рядом и параболический отражатель на поворачивающейся платформе, способный концентрировать солнечный зайчик на любом из них. но тогда теряется круговая симметрия. Свет на вращающейся станции будет немножечко мелькать, так как зеркало будет не полностью симметрично относительно оси вращения станции.

Чтобы сохранить симметрию, для поворорта жилых циллиндров потребуется конструкция, которую я даже не берусь описать словами в силу ее сложности. Если что, нарисую.

Причем, если эта поворачивающаяса конструкция сломается во время движения, то солнечный зайчик с температурой порядка 3600 градусов прожжет в стене станции сквозную дырку.

Оценочный рассчет температуры здесь:
http://project.ganymed.ca/calculations/Plasma_Engine.shtml

Можно разделить станцию непрозрачной перегородкой. Зеркалом пускать свет лишь на одну сторону. Минус - нужно дополнительное зеркало. На астероидах на первых порах не из чего будет сделать нормальное зеркало. Я рассчитываю просто а пластину из железо-никелевого сплава с отражательной способностью 55%. Одно лишнее зеркало - сразу требуемая площадь параболического рефлектора становится вдвое больше. На нынешних картинках его диаметр - 300 метров.

Второй минус - я нахожу, что станция теряет эстетичность.

Короче, проблем много и красивых решений не видно. Требуется найти данные по урожайности разных растений при отсутствии ночи. Или - без рассуждений рисовать диафрагму снаружи. Достаточно крупную, чтобы ее равновесная температура была низка, сильно ниже темературы плавления железа.

Диафрагма всё равно нужна, если на окошке требуется проводить какие-либо регламентные работы. Как минимум, его чистить неплохо было бы.

Зеркала уменьшайте до параболической полоски или сегмента цилиндра. Этого хватит для Стирлинга или Зеебека. Это пока обеспечит вас энергией.

Ни то, ни другое на первых порах создать будет невозможно.

Я хотел бы нарисовать станцию, которую мог бы собрать небольшой зонд с Земли целиком из местных материалов.

Размер зеркала выбран таким образом, чтобы освещеность на станции соответствовала бы освещенности земной поверхности на экваторе в полдень. Это близко к оптимальной освещенности для пшеницы (920 Ватт/м^2).

[privalov]

Я провожу своё время борясь с мельканием звезд на видео. Звезда слишком мелкая и не попадает в пиксель. Единственный способ, который я нашел - это рендерить картинку с разрешением вчетверо выше и потом уменьшать. Время рендеринга, и так неслабое, сразу прыгает в четыре раза.

Картинки, конечно, так красивее получаются. Четче. Но только картинки, а видео так рендерить - заманаешься.

Вот так было раньше:
http://www.ganymed.ca/temp/city7.png

Вот так получается этим методом:
http://www.ganymed.ca/temp/city9.png


По поводу диафрагмы. Не хочу рисовать некрасивую диафрагму. У меня был такой опыт - если девайс не получается красивым, значит, ты обладаешь ложной либо упрощенной информацией о том, как он должен выглядеть. А красиво пока не получается. Очень крупная диафрагма нужна, чтобы ее температура была низкой.

Даже если она будет размером со станцию, температура диафрагмы будет тысяча градусов. Есть у меня на примете другой девайс, но он не применяется как закрывашка для света. Требуется понять почему. Его температура будет немногим ниже, но зато там нет двищухся частей при подобной температуре.

[Bell]

По поводу диафрагмы. Не хочу рисовать некрасивую диафрагму. У меня был такой опыт - если девайс не получается красивым, значит, ты обладаешь ложной либо упрощенной информацией о том, как он должен выглядеть. А красиво пока не получается. Очень крупная диафрагма нужна, чтобы ее температура была низкой.

Даже если она будет размером со станцию, температура диафрагмы будет тысяча градусов. Есть у меня на примете другой девайс, но он не применяется как закрывашка для света. Требуется понять почему. Его температура будет немногим ниже, но зато там нет двищухся частей при подобной температуре.

Я вообще нифига не понял - на кой диафрагма? Чтоб меньше света к деревьям попадало? Я чувствую, у Вас вообще большая проблема с пониманием теплового баланса в открытом космосе...

[KBOB]

И сколько стоит эта ипотека?

[zyxman]

Я вообще нифига не понял - на кой диафрагма? Чтоб меньше света к деревьям попадало?

Все там нормально.
- Через одну эту маленькую дырочку внутрь не попадет много ненужного излучения, а нужное концентрируется зеркалом.

[privalov]

Я вообще нифига не понял - на кой диафрагма? Чтоб меньше света к деревьям попадало?

Если вопрос состоит в том, зачем нужен параболический рефлектор и маленькое окошко, то основная часть ответа вот:

Через одну эту маленькую дырочку внутрь не попадет много ненужного излучения, а нужное концентрируется зеркалом.

Кроме того:
2) Защита от микрометеоритов
3) Защита от неостророжного удара изнутри; трещины.

Если вопрос состоит в том, зачем нужен цикл день-ночь, то:
1) Лишняя деталь рисунок не тянет.
2) Вся моя информация о предмете ограничивается вот этой фразой:

Sweet potatoes: the lighting cycle was approximately
18 h of light/6 h dark since this variety of sweet potato
does not do well with continuous light, and yields decline
at more than 18 h of light per day (Mortley, pers.
comm.).

http://www.ecotechnics.edu/pubs/Crop%20yield%20&%20light%20energy%20efficiency-%20wheat%20sweet%20potato%20-%202005%20ASR.pdf

Статья ссылается на неопубликованные устные данные (т.н. слухи) про данную конкретную разновидность картошки.

Кому-нибудь здесь известно нечто более конкретное? Насколько падает урожайность? Отличием данной станции является размер. Урожайность здесь совсем не так критична, как в классических космических проектах. Зату куда более критична простота конструкции.

Я чувствую, у Вас вообще большая проблема с пониманием теплового баланса в открытом космосе...

Закон Стефана-Больцмана.

[privalov]

Нарисовал Orion, который будет летать над городом и символизировать прибытие новых колонистов.

http://ganymed.ca/temp/orion_flame.wmv

Не этом видео с низким разрешением не очень видно, но пламя анимированное. Оно вытекает из сопла.

На этом видео два ролика, показывающих пламя. Какой лучше - там, где пламя стоит на месте или там, где оно становится то больше, то меньше?

Сейчас будет самое веселое, если демократы отрубят Orion.

Тогда я уберу Орионовское лого и это будет просто среднестатический безымянный корабль. В пронципе Орион от Драгона не сильно отличаются. Только формой солнечных панелей и немножко пропорциями.

Картинки:

http://ganymed.ca/temp/orion_wrap1/orion_wrap1.png
http://ganymed.ca/temp/orion_wrap1/orion_wrap2.png
http://ganymed.ca/temp/orion_wrap1/orion_wrap4.png


Отрендерил видео с Орионом в более высоком разрешении:

http://ganymed.ca/temp/orion_wrap1/orion_flame2.wmv

Всё равно не очень видно, что пламя анимированное.

[gans3]

А зачем вообще окно?
Ставите зеркало параболическое, оно фокусирует больше света, чем есть на приемник световодов - от них жгутом и на каждую точку подсветки разводите - как капельное орошение в Израиле.
Не надо ориентировать ВСЮ станцию на Солнце, нет привязки к закрутке - зеркало отделить механически от корпуса станции легко. Корпус все равно будет вращатся из-за вразщения внутри жилой оболочки.

[RemArk]

Не похоже, чтобы зеркало фокусировало весь свет на поселение, надо задать зеркалу большую кривизну или отодвинуть поселение  

Поселения никак не связаны между собой - значит они будут дрейфовать, соударяться или разлетаться. Может закрепить их на какой нибудь ферме?

Некоторые из поселений улетели вверх от основной плоскости, теперь свет от Солнца для них блокируется.  Имитация смены времен года?


по функционалу:

Какие задачи решают колонисты? Если это исследователи, то у них должны быть базы, транспортные корабли на планету, склады.

Если люди там отдыхают, то у них может быть обзорный купол, бассейн , еще что-то в этом роде.

И совершенно не понятно как они передвигаются - у каждого поселения по частному "Ориону"?

по дизайну:

неправильное освещение - основной свет должен идти снизу - от Солнца. Второй источник света может дать планета - Уран, например, судя по размеру отражателей.

Со звездами тоже надо что-то придумать, хотя бы чуть-чуть разнообразить по цвету.


Удачи!