Могу ли я окружить свой астероид сферой?

Проектное предложение по созданию атмосферы на астероиде Майки

В этом предложении описывается конструкция продукта, работа, которую необходимо выполнить, необходимые материалы и анализ рентабельности. Все планы, описанные здесь, являются конфиденциальными и предназначены только для использования правительством Астероида Майки.

Известные требования

• Вход и выход из недр астероида. Это означает, что ваши шлюзы/космические порты должны будут пройти через пузырь.
• Резервирование в оболочке для контроля неизбежных утечек. Поскольку это космическая группа, опасности открытого космоса хорошо известны, поэтому небольшой прокол вряд ли будет смертельным, но получить столько воздуха в одном месте наверняка будет дорого.
• Радиационная защита для тех, кто ходит в конверте.

Дизайн конверта

Наивный подход состоял бы в том, чтобы построить один гигантский воздушный шар, обернувший весь астероид. Как показывает опыт, протечки будут неизбежны, и в одном гигантском мешке, контролирующем эти утечки, потребуется постоянное техническое обслуживание. Итак, давайте не будем складывать весь наш воздух в одну «корзину».

Вместо этого давайте построим серию воздушных куполов с краями купола, герметично соединенными с поверхностью астероида. Поверх этих куполов мы поместим астероидную оболочку шириной. Это предложение предполагает, что астероид Майки состоит из никеля/железа.

По сути, мистер мэр, мы собираемся обернуть ваш прекрасный астероид двухслойной пузырчатой ​​пленкой.

Последовательность строительства

1. Бригады по подготовке площадки разложат шестиугольную сетку по поверхности астероида, а затем обработают внешнюю часть астероида с помощью нашей запатентованной Mill-A-Roid™ до гладкой поверхности. Этот процесс фрезерования гарантирует, что когда края каждого пузыря будут прикреплены к астероиду, будет минимальная утечка воздуха между юбкой пузыря и астероидом. Дополнительная прокладка из самоуплотняющейся пены Bubble-Foam (TM) между юбкой и астероидом добавляет дополнительный слой защиты от протечек.

2. Как только сетка будет уложена, а края отфрезерованы, наша армия роботов, укладывающих юбки, разместит секции юбки и прикрепит их к астероиду.

3. Затем второй набор команд выложит и прикрепит пузырчатую мембрану к юбке. Как только мембрана будет прикреплена к юбке, в новый пузырь будет введено небольшое количество воздуха, чтобы гарантировать отсутствие утечек. Каждая секция юбки оборудована шлюзом для быстрого входа и выхода из каждой секции. Мембрана специально сконструирована так, чтобы блокировать вредное ионизирующее излучение, такое как ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, пропуская нормальный видимый свет.

4. Сетки шестиугольников, окружающие места приземления астероидов, не будут закрыты пузырем или более крупной мембраной шириной в астероид. Мембрана внешнего слоя будет прикреплена к секциям юбки, окружающим зоны приземления. Это будут единственные места, где внешняя мембрана будет непосредственно соприкасаться с астероидом, хотя возможны дополнительные перегородки между внешней мембраной и астероидом.

5. Внутри внешней мембраны будет введено достаточное количество атмосферы, чтобы поднять ее с пузырьков. Давление во внешней мембране будет намеренно поддерживаться ниже, чем внутри пузырьков, чтобы свести к минимуму потери воздуха при неизбежном проколе.

Материалы

• Достаточно секций юбки, чтобы покрыть астероид шестиугольной сеткой.
• Достаточно шестигранной мембраны, чтобы покрыть каждую шестигранную сетку пузырьком.
• Приблизительно 468 км ^ 2 мембраны внешнего слоя.

Анализ выгоды и затрат

Хотя метод двухслойного пузыря является более дорогостоящим с точки зрения материалов и труда, он предлагает некоторые существенные преимущества по сравнению с менее дорогостоящим подходом с одним пузырьком. Они есть:

• Повышенная отказоустойчивость Неразделенный однослойный пузырь может потерять всю атмосферу в случае катастрофического прокола. Катастрофически проколотая разделенная внешняя мембрана может потерять только 50% поврежденной перегородки, а также любые пузырьки, которые были проколоты. Это представляет значительно меньший риск для обитателей астероида, которые могут находиться на поверхности во время события.
• Повышенная безопасность Каждая секция юбки полностью автономна, поэтому в случае выхода из строя атмосферных уплотнений воздушные шлюзы обеспечивают безопасные пути выхода для всех, кто находится внутри. Благодаря внешней мембране атмосферные потери в пузыре могут быть повторно уловлены.
• Большая атмосферная гибкость Из-за модульного характера этого подхода некоторые пузыри могут быть увеличены или уменьшены в зависимости от меняющихся потребностей. Кроме того, атмосфера данного пузыря может быть сделана существенно отличной от атмосферы других пузырей, что обеспечивает гибкость, недоступную для однослойного пузыря.

Это будет относительно простая конструкция. Вам даже не нужно делать его таким жестким: давления в 1 атмосферу может быть достаточно, чтобы превратить лист ткани в пузырь, и у нас есть множество материалов, которые могут выдержать эту атмосферу. Я бы больше беспокоился о том, чтобы убедиться, что вы справитесь с неизбежной утечкой.

Однако я бы не стал называть это сферой Дайсона. Разница в порядках величин означает, что любой, кто увидит это слово, получит несвязанное представление о вашей конструкции. Ваша структура имеет 468 кв. км. площади. Обычно визуализируемая сфера Дайсона на расстоянии 1 а.е. составляет 280 000 000 000 000 000 кв. км. в области. В какой-то момент характер строительной задачи немного меняется, а также разница в целях (сфера Дайсона улавливает энергию звезды)

Основываясь на ответе Корта Аммона, мы можем использовать «пузырь» под давлением в качестве концептуальной модели, но для того, чтобы он был полностью функциональным, необходимо внести серьезные усовершенствования.

«Пузырь» можно сделать практически из чего угодно, и сам астероид может предоставить большую часть сырья для основной структуры пузыря. Такие элементы, как кремний, алюминий, железо или даже углерод, доступны на астероидах в различных количествах, поэтому в зависимости от того, что легко доступно, мембрана может быть такой же простой, как огромный пузырь из алюминиевой фольги или сложный материал на основе кремния.

Уточнение исходит из различных других параметров, которые необходимо соблюдать. Огромный воздушный шар будет иметь большое внутреннее давление, распределенное по поверхности, поэтому необходимо будет добавить армирующую конструкцию, чтобы уменьшить величину напряжения на единицу площади. Сетка или сетка, изготовленная из материала с высокой прочностью на растяжение, должна быть снаружи пузыря и спроектирована таким образом, чтобы плотно прилегать к пузырю, когда он находится под давлением. Такие материалы, как титан или углеродное волокно, обеспечат достаточную прочность для этой задачи. всегда лучше с техникой).

Поскольку вы находитесь в глубоком космосе, излучение нужно блокировать с поверхности, иначе занятие бессмысленно. Второй «пузырь» с аналогичным армированием необходим с зазором между двумя пузырями. Промежуток в 5 м, заполненный водой, обеспечивает довольно простую низкотехнологичную защиту от радиации и ударов и имеет дополнительные преимущества, такие как обеспечение теплового буфера (тепло от прямых солнечных лучей будет рассеиваться через воду, а избыточное тепло будет излучаться с затененной стороны). Если материал «пузыря» прозрачный или полупрозрачный, то вы также получаете отфильтрованный солнечный свет на поверхности вашего астероида. Взвод зеркал, сформированный вокруг астероида, может использоваться для смягчения или модуляции солнца (при желании таким образом можно организовать искусственные восходы и закаты).

Поскольку вам понадобится доступ к космосу, есть несколько вариантов. Пузырь может быть пробит «башнями», которые поднимаются от астероида к конструкции шлюза. В целях безопасности и резервирования я бы предположил, что фактический вход в башню шлюза находится значительно ниже земли, поэтому, если шлюз выйдет из строя, «поверхность» будет защищена. На самом деле я бы предположил, что пузырь находится «смещен от центра», а астероид касается пузыря на оси вращения, и эта точка служит точкой входа/выхода. Опять же, между надутой «поверхностью» и шлюзом не должно быть прямого сообщения, все сообщение с вакуумом идет к камерам, пробуренным в недрах астероида.

Поскольку мы находимся в космосе, пузырь всегда будет уязвим, поэтому подповерхностная структура должна быть сотовой. Если пузырь поврежден и обнаружена утечка, на поверхности звучит сигнал тревоги, и люди всегда будут достаточно близко к ревизионной или аварийной двери, ведущей в безопасную зону под «землей». Подповерхностное пространство будет разделено на несколько отсеков, как в подводной лодке, с множеством закрывающихся дверей и пространств, поэтому никогда не должно быть 100%-го уровня потерь от случайных поломок или стихийных бедствий.

Грин довольно хорошо описывает общую установку.

Немного подробнее остановимся на проблеме пробоин корпуса, материалов и крепи, а также защиты от радиации и микрометеоров.

мы можем захотеть, чтобы магнитное поле отражало энергичные частицы, как это обеспечивает наша собственная планета. Это, однако, не является частью текущего проекта, поэтому мы оставляем это в стороне.

Хотя мы могли бы построить металлическую пузырчатую структуру, которая не пропускала бы большое количество радиации, это также означало бы, что мы будем блокировать обзор, а также любой входящий свет, что в противном случае было бы очень удобно, учитывая, что люди во многом полагаются на взгляд почти на все, что мы делаем.

Поэтому нам может понадобиться прозрачная оболочка для нашей среды обитания. В конце концов, какой смысл бродить по поверхности, если это все еще похоже на путешествие по туннелям и пещерам? Так прозрачно должно быть.
Мы будем использовать многослойный подход, при котором вся оболочка каждого пузыря создается из слоев тех же полимеров, которые мы используем сегодня для солнцезащитных очков с защитой от ультрафиолета. В качестве приятного побочного эффекта мы можем даже иметь разные цвета для отдельных пузырьков, что дает красивые художественные эффекты. Мы платим целое состояние за этот проект, так что он может быть красивым.

Очевидно, что один слой пластика не выдержит удара очень быстрого камня. Итак, у нас есть несколько слоев, и между слоями мы вводим полимерный гель. Давление геля укрепляет структуру и помогает сохранить форму пузыря. также гель не только замедляет любой сталкивающийся с ним объект, но и затвердевает при контакте с атмосферой или при облучении ультрафиолетовым излучением. Таким образом, микрометеориты не только значительно замедляются во время путешествия через слои пузыря, часто замедляются настолько, чтобы удерживаться в нижних слоях, гель также автоматически закрывает небольшие проколы, что приводит к практически нулевым потерям. атмосфера.

Настройка из большого количества отдельных пузырей обеспечивает дополнительную защиту, даже если произойдет более серьезное нарушение, как описано в ответе Грина выше.

Отгораживание каждой из секций является опцией. Это можно сделать, но было бы красивее иметь большие открытые поверхности, так что давайте посмотрим, как это можно обеспечить.
Достаточно разместить пузыри на шести точках, углах предложенных шестиугольников. Давление как внутри мембранной структуры, так и под пузырьками позаботится о том, чтобы все удержалось. Столбы в основном обеспечивают точки крепления и гарантируют, что вся конструкция не будет раскачиваться.

Ожидайте расстояние между столбами от 100 до 500 метров.

Давление внутри мембранной системы обеспечивается из земли, по трубам или шлангам внутри столбов. Датчики заметят падение давления, что указывает на большее нарушение. При обнаружении вокруг границ рассматриваемого участка можно быстро надуть конструкции, похожие на подушки безопасности, чтобы отгородить скомпрометированный участок стеной.

Опасения полной потери атмосферы должны быть неоправданными. Давление в 1 бар не так уж и много, а воздуху нужно время, чтобы выйти через любую дыру, так что даже полная потеря нескольких секторов нанесет меньше вреда атмосфере, чем самому астероиду. Падение давления может быть заметным, даже неприятным, но никогда не опасным для жизни, если только вы не оказались в секторе, попавшем под удар, но и там ущерб от удара, скорее всего, будет представлять гораздо большую угрозу, чем потеря атмосферного давления.