Как да построим космически кораб, част 1. Погрешни схващания за космоса - Модификации, ръководства, запазвания и други

Да приемем, че искате да бъдете писател на научна фантастика, да пишете фенфикти или да направите космическа игра. Във всеки случай ще трябва да измислите свой собствен космически кораб, да разберете как ще лети, какви възможности и характеристики ще има и се опитайте да не правите грешки в този не прост въпрос. В края на краищата искате да направите вашия кораб реалистичен и правдоподобен, но в същото време способен не само да лети до Луната. В крайна сметка всички космически капитани спят и гледат как колонизират Алфа Кентавър, бият се с извънземни и спасяват света.

И така,за да започнем, нека се справим с най-явните погрешни схващания за космическите кораби и космоса. И първото погрешно схващане ще бъде следното:

Опитах всичко възможно да изместя това погрешно схващане от първо място, за да не изглеждам като атомни ракети, но то просто не се изкачва в нито една порта. Всички тези безкрайни галактики, предприятия и други Ямато. Космосът дори не е близо до океан, в него няма триене, няма нагоре и надолу, врагът може да се приближи отвсякъде, а корабите, след като наберат скорост, могат да летят дори настрани, дори назад. Битката ще се проведе на такива разстояния, че врагът може да се види само през телескоп. Използването на дизайна на военноморски кораби в космоса е идиотизъм. Например, в битка, мостът на кораба, стърчащ от корпуса, ще бъде прострелян първи.

Запомнете веднъж завинаги - долната част на космическия кораб е там, където се насочват изгорелите газове на работещите двигатели, а горната е в посоката, в която се ускорява! Чувствали ли сте някога натиска в седалката на кола при ускорение? Бута винаги в посока обратна на движението. Само на Земята допълнително действа планетарната гравитация, а в космоса - ускорението на вашия корабстава аналог на силата на привличане. Дългите кораби ще приличат повече на небостъргачи с много етажи.

Обичате ли да гледате изтребители да летят в Battlestar Galactica или в Star Wars? Така че всичко това е толкова глупаво и нереалистично, колкото може да бъде. Откъде да започна?

• В космоса няма да има самолетни маневри, като изключите двигателите, можете да летите както искате, а за да се откъснете от преследвача, достатъчно е да обърнете кораба с носа си назад и да стреляте по врага. Колкото по-бързо се движите, толкова по-трудно е да промените курса - няма мъртви петли, най-близката аналогия е натоварен камион върху лед.
• Боен самолет като този се нуждае от пилот по същия начин, по който космическият кораб се нуждае от крила. Пилотът е допълнителното тегло на самия пилот и системата за поддържане на живота, допълнителни разходи за заплата и осигуровка на пилота в случай на смърт, ограничена маневреност поради факта, че хората не понасят много добре претоварванията, намалена бойна способност - компютърът вижда 360 градуса наведнъж, има моментална реакция, никога не се уморява и не изпада в паника.
• Въздухозаборниците също не са необходими. Изискванията към атмосферните и космическите изтребители са толкова различни, че или космосът, или атмосферата, но не и двете.
• Изтребителите в космоса са безполезни. Как е това. Дори не се опитвайте да възразявате. Живея в 2016 г. и дори сега системите за ПВО унищожават абсолютно всеки самолет без изключение. Малките изтребители не могат да бъдат оборудвани с прилична броня или добри оръжия, а голям вражески кораб може лесно да постави страхотен радар и лазерна система за няколкостотин мегавата с ефективен обсег от милион километра. Врагът ще изпари всичките ви смели пилоти заедно с техните изтребители, преди дори да разберат какво се е случило. До известна степен товаможе да се наблюдава дори сега, когато обсегът на противокорабните ракети е станал по-голям от обсега на самолетите на носителя. За съжаление всички самолетоносачи сега са просто купчина безполезен метал.

След като прочетете последния параграф, можете ли да се възмутите много и да си спомните невидимите?

Не, тоест изобщо не се случва и точка. Въпросът тук не е в стелт радиото и стилния черен цвят, а във втория закон на термодинамиката, както е обсъдено по-долу. Например, обичайната температура на космоса е 3 Келвина, точката на замръзване на водата е 273 Келвина. Космическият кораб свети от топлина като коледна елха и нищо не може да се направи за него, абсолютно нищо. Например тласкащите устройства на совалката се виждат от разстояние приблизително 2 астрономически единици или 299 милиона километра. Няма начин да скриете отработените газове на вашите двигатели и ако сензорите на врага го видят, значи сте в голяма беда. От ауспуха на вашия кораб можете да определите:

1. Вашият курс
2. Тегло на кораба
3. Тяга на двигателя
4. Тип двигател
5. Мощност на двигателя
6. Ускорение на кораба
7. Реактивен масов поток
8. Скорост на изтичане

Изобщо не е като Стар Трек, нали?

Но е напълно възможно да ослепеете от удара на вражески лазер. Съвременните екрани са доста подходящи за симулиране на прозорци с абсолютно всякакъв размер и ако е необходимо, компютърът може да покаже нещо, което човешкото око не може да види, например някаква мъглявина или галактика.

Първо, какво е звук? Звукът е еластични вълни от механични вибрации в течна твърда или газообразна среда. И след като във вакуум няма нищо, няма и звук? Е, отчасти вярно, в космоса няма да чуете обикновени звуци, но космосът не е празен. Например на разстояние 400 хиляди километра от земята (луненорбита) със средно седем милиона частици на кубичен метър.

О, забрави за това. В нашата вселена с нейните закони това не може да бъде. Първо, какво се има предвид под вакуум? Има технически вакуум, физически, фалшив, Айнщайнов вакуум. Например, ако създадете контейнер от абсолютно непроницаемо вещество, премахнете абсолютно цялата материя от него и създадете вакуум там, тогава контейнерът все още ще бъде пълен с радиация като електромагнитно и други фундаментални взаимодействия.

Добре, но ако защитите контейнера, какво тогава? Разбира се, не ми е съвсем ясно как гравитацията може да бъде екранирана, но да кажем. Дори тогава контейнерът няма да е празен, виртуални квантови частици и флуктуации постоянно ще се появяват и изчезват в него в целия обем. Да, точно така, те се появяват от нищото и изчезват в нищото - квантовата физика абсолютно не се интересува от вашата логика и здрав разум. Тези частици и колебания са неотстраними. Дали тези частици съществуват физически или това е просто математически модел е открит въпрос, но тези частици създават доста реални ефекти.

Междупланетното пространство има температура от около 3 градуса по Келвин поради CMB, разбира се, температурата се повишава близо до звездите. Това мистериозно излъчване е ехо от Големия взрив, неговото ехо. Той се е разпространил из цялата вселена и температурата му се измерва с помощта на "черното тяло" и черната научна магия. Интересното е, че най-студената точка на нашата Вселена се намира в земната лаборатория, нейната температура е0.000 000 000 1 K или нула точка една милиардна от градуса Келвин. Защо не нула? Абсолютната нула е недостижима в нашата вселена.

Бях много изненадан, че някои не разбират как работят радиаторите в космоса и „Защо го правятв космоса е студено. В космоса наистина е студено, но вакуумът е идеален топлоизолатор и един от основните проблеми на космическия кораб е как да не се разтопи. Радиаторите губят енергия поради радиация - те светят с топлинно излъчване и се охлаждат, като всеки обект в нашата вселена с температура над абсолютната нула. само го занесете на друго място. Термоелектрическият генератор преобразува температурната разлика в електричество и тъй като неговата ефективност е далеч от 100%, вие ще има дори повече топлина, отколкото сте имали първоначално.

На МКС няма антигравитация, няма микрогравитация, няма липса на гравитация – всичко това са заблуди. Силата на привличане в станцията е приблизително 93% от силата на гравитацията на земната повърхност. Как летят там? Ако кабелът се скъса при асансьора, всички вътре ще изпитат същатабезтегловност като на борда на МКС. Разбира се, докато не се счупят на торта. Международната космическа станция постоянно пада на повърхността на Земята, но пропуска. По принцип гравитационното излъчване няма граници на обхвата и винаги действа, но се подчинява на закона на обратните квадрати.

Колко хора, след като са гледали достатъчно филми, си мислят: "Ето, ако бях на Луната, бих могъл да вдигна многотонни павета с една ръка." Така че забравете за това. Да вземем някой лаптоп за игри с пет килограма. Теглото на този лаптоп е силата, с която се натиска върху опора, например върху кльощавите колене на очилат маниак. Масата е колко вещество има в този лаптоп и тя винаги и навсякъде е постоянна, освен че не се движи,спрямо вас, със скорост близка до светлинната.

На Земята лаптопът тежи 5 кг, 830 грама на Луната, 1,89 кг на Марс инула на борда на МКС, но масата ще бъде пет килограма навсякъде. Освен това масата определя количеството енергия, необходимо за промяна на позицията в пространството на обект, който има същата маса. За да помръднете 10-тонен камък, трябва да изразходвате колосално за човешките стандарти количество енергия, все едно да бутате огромен Боинг на пистата. И ако вие, раздразнени, ритнете този злополучен камък от гняв, тогава като обект с много по-малка маса ще отлетите далеч, далеч. Силата на действието е равна на реакцията, помниш ли?

Въпреки името "експлозивна декомпресия", няма да има експлозия и без скафандър можете да останете в космоса за около десет секунди и дори да не получите трайни щети. В случай на понижаване на налягането, слюнката от устата моментално ще се изпари от човека, целият въздух ще излети от белите дробове, стомаха и червата - да, пердахът ще бомбардира много значително. Най-вероятно астронавтът ще умре от задушаване преди от радиация или декомпресия. Като цяло можете да живеете около минута.

Наличието на гориво на кораба е необходимо, но не достатъчно условие. Хората често бъркат горивото и реакционната маса. Колко пъти виждам във филми и игри: „малко гориво“, „капитан, горивото му свършва“, индикаторът за гориво на нула" - Не! Космическите кораби не са коли, където можете да летите, не зависи от количеството гориво.

Силата на действие е равна на реакцията и за да полетите напред, трябва да хвърлите нещо назад със сила. Това, което ракетата изхвърля от дюзата, се нарича реакционна маса, а източникът на енергия за цялото това действие е горивото. Например, един йонен двигател ще има електричество като гориво,реакционната маса ще бъде газ аргон, в ядрен двигател горивото е уран, а реакционната маса ще бъде водород. Цялото объркване се дължи на химическите ракети, където горивото и реакционната маса са еднакви, но никой с здрав ум не би си помислил да лети с химическо гориво извън лунната орбита поради много ниската ефективност.

В космоса няма триене и максималната скорост на кораба е ограничена само от скоростта на светлината. Докато двигателите работят, космическият кораб набира скорост, когато те изгаснат - ще поддържа набраната скорост, докато не започне да ускорява в другата посока. Следователно няма смисъл да говорим за обхвата на полета, след като се ускорите, ще летите, докато Вселената умре, добре, или докато не се блъснете в планета или по-лошо.

Можете да летите до Алфа Кентавър дори сега, след няколко милиона години ние ще летим. Между другото, можете да забавите в космоса само като завъртите кораба с двигателя напред, подавайки газ, спирането в космоса се нарича ускорение в обратна посока. Но бъдете внимателни - за да намалите скоростта от, да речем, 10 km/s до нула, трябва да изразходвате същото количество време и енергия, колкото да ускорите до същите тези 10 km/s. С други думи - ускори, но няма достатъчно гориво / реактивна маса в резервоарите за спиране? Тогава си обречен и ще летиш през галактиката до края на времето.

Няма елементи на земята, които да не могат да бъдат изровени в най-близкия астероиден пояс. Да, нашата планета дори не се доближава до това да има нещо поне малко уникално. Например, водата е най-често срещаното вещество във Вселената. живот? Спътниците на Юпитер, Европа и Енцелад, може да поддържат живот. Никой няма да бъде влачен по пода на галактиката в името на жалкото човечество. За какво? Ако е достатъчно да се построи на най-близката необитаема планета илистанция за добив на астероиди и не е нужно да ходите в далечни земи.

---