Вращающаяся колесная космическая станция , также известная как колесо фон Брауна , — это концепция гипотетической колесной космической станции . Первоначально предложенная Константином Циолковским в 1903 году [1], идея была расширена Германом Поточником в 1929 году [2] и популяризирована Вернером фон Брауном в 1952 году [3] .
Этот тип станции вращается вокруг своей оси, создавая среду искусственной гравитации . Пассажиры станции будут испытывать центробежное ускорение , согласно следующему уравнению: [4]
где — угловая скорость станции, — ее радиус, — линейное ускорение в любой точке ее периметра. [4]
Теоретически, станция может быть настроена на имитацию гравитационного ускорения Земли (9,81 м/с2 ) , что позволит человеку длительное время находиться в космосе без недостатков микрогравитации . [5]
И ученые, и писатели-фантасты размышляли над концепцией вращающейся колесной космической станции с начала 20-го века. Константин Циолковский писал об использовании вращения для создания искусственной гравитации в космосе в 1903 году. [1] Герман Поточник представил вращающуюся колесную станцию диаметром 30 метров в своей « Проблеме космических путешествий ». Он даже предложил разместить ее на геостационарной орбите . [2]
В 1950-х годах Вернер фон Браун и Вилли Лей , пишущие в журнале Colliers Magazine , обновили эту идею, отчасти как способ подготовки космического корабля к Марсу . Они представили вращающееся колесо диаметром 76 метров (250 футов). Трехъярусное колесо будет вращаться со скоростью 3 об/мин, чтобы обеспечить искусственную гравитацию в одну треть. Предполагалось, что экипаж составит 80 человек. [3]
В 1959 году комитет НАСА высказал мнение, что такая космическая станция является следующим логическим шагом после программы «Меркурий» . [6] Стэнфордский тор , предложенный НАСА в 1975 году, представляет собой огромную версию той же концепции, которая могла бы вместить целый город. [7]
NASA не пыталось построить вращающуюся колесную космическую станцию по нескольким причинам. Во-первых, такую станцию было бы трудно построить, учитывая ограниченные возможности подъема, доступные Соединенным Штатам и другим космическим странам. Сборка такой станции и ее герметизация представляли бы собой огромные препятствия, которые, хотя и не выходят за рамки технических возможностей NASA, были бы за пределами имеющихся бюджетов. Во-вторых, NASA считает нынешнюю космическую станцию, Международную космическую станцию (МКС), ценной как лаборатория невесомости , и ее нынешняя микрогравитационная среда была осознанным выбором. [8]
В 2010-х годах НАСА изучало планы по демонстрационному проекту центрифуги Nautilus X. Если он будет запущен, то добавит к МКС модуль спальных отсеков центрифуги. Это позволит экспериментировать с искусственной гравитацией, не разрушая полезность МКС для экспериментов в условиях нулевой гравитации. Это может привести к дальним космическим миссиям в условиях полной гравитации в спальных отсеках центрифуги, следуя тому же подходу. [ необходима цитата ]
Многие вымышленные космические станции и корабли используют вращающуюся конструкцию.
1936: В романе Александра Беляева «Звезда КЭЦ» круглая космическая станция за счет своего вращения создает псевдогравитацию около 0,1 g .
1958: В фильме «Королева космоса» вращающаяся космическая станция взрывается.
1968 : Роман Артура Кларка « Космическая одиссея 2001 года» был разработан одновременно с одноименной экранизацией Стэнли Кубрика . В нем вращающаяся космическая станция Space Station V обеспечивает искусственную гравитацию и занимает видное место на обложке первого издания книги. Космический корабль миссии на Юпитер, Discovery One , оснащен центрифугой для жилых помещений экипажа, которая обеспечивает искусственную гравитацию.
1968 : В шестисерийном телесериале «Доктор Кто» «Колесо в космосе» одноименная станция является основным местом действия истории.
1970 : В романе « Мир-Кольцо» описывается очень большая, пригодная для жизни структура, в центре которой находится звезда.
1984 : В фильме Питера Хайамса «2010» показан построенный в России космический корабль размером с линкор (разработанный художником-футуристом Сидом Мидом) « Леонов» , имеющий непрерывно вращающуюся центральную секцию, обеспечивающую искусственную гравитацию для пассажиров.
1985 : В романе « Игра Эндера» представлена многокольцевая станция под названием «Боевая школа» с различными уровнями симулированной гравитации. По мере того, как персонажи поднимаются по станции к центру, наблюдается заметное снижение ощущения гравитации.
1994: Люди в научно-фантастическом сериале «Вавилон 5» живут на цилиндрической станции О'Нила , использующей вращающиеся секции для создания искусственной гравитации. Космические станции Земного Альянса , такие как серия «Вавилон» (отсюда и название сериала), транзитные станции, такие как на Ио около главного ворот прыжка в систему Сол, и космические корабли-разрушители класса «Омега» Земных Сил , широко использовали вращающиеся секции для увеличения времени развертывания и повышения гибкости миссии, поскольку эффекты невесомости больше не являются проблемой.
1999 : Основная история японской манги и аниме Planetes разворачивается на «Семерке», седьмой орбитальной станции, а девятая находится в стадии строительства к 2075 году. В трилогии Zenon ( Zenon: Girl of the 21st Century , Zenon: The Zequel и Zenon: Z3 ) 13-летняя Зенон живет на вращающейся космической станции, принадлежащей вымышленной компании WyndComm с 2049 по 2054 год, но она не спроектирована таким образом, чтобы обеспечить искусственную гравитацию посредством центростремительной силы.
2000 : В фильме «Миссия на Марс» на Марсе II , космическом корабле НАСА, спешно переоборудованном для миссии по возвращению первой миссии человечества на Марс в 2020 году, показан вращающийся жилой модуль для экипажа, искусственное гравитационное вращение которого было отключено с помощью двигателей управления ориентацией корабля, чтобы обеспечить экстренный ремонт корпуса после микрометеорного дождя.
2001 : В серии видеоигр Halo , созданной Bungie , изображено кольцо размером с планету, которое может служить пристанищем для фауны и окружающей среды , подобных земной, за счет имитации гравитации посредством своего вращения.
2003 : В переосмысленном сериале «Звездный крейсер «Галактика» . Рагнар Анкоридж — это станция хранения оружия с тремя кольцами, а гражданское судно Зефир — это роскошный лайнер с кольцевой средней частью.
2007 : Сектор «Президиум» космической станции «Цитадель» в серии видеоигр Mass Effect представляет собой вращающуюся тороидальную секцию, соединенную со стыковочным кольцом, с пятью большими «палатами», расходящимися от центрального кольца, как лепестки цветка. Кроме того, станция «Арктур», человеческое место правительства на галактической сцене (не показана в играх, но подробно описана) также упоминается как вращающийся тор Стэнфорда .
2010 : В OVA Mobile Suit Gundam Unicorn официальная резиденция премьер-министра Земной Федерации «Лаплас» была примером Стэнфордского тора.
2011 : Большинство космических станций в серии Expanse используют искусственную гравитацию путем вращения, особенно станция Tycho. Даже более крупные небесные объекты, такие как Церера и Эрос, были выдолблены и раскручены, чтобы создавать гравитационное притяжение для своих обитателей.
2013 : В фильме Нила Бломкампа «Элизиум» есть огромная космическая станция под названием «Элизиум» (станция с открытой крышей диаметром 60 километров (37 миль) [9] ), находящаяся где-то между гораздо большей открытой крышей Bishop Ring и меньшим, полностью закрытым Stanford Torus ). Станция в фильме поддерживает город и среду обитания для привилегированных высших классов Земли.
2014 : В фильме «Интерстеллар» использовалось судно, очень похожее по конструкции на Nautilus-X , разработанный NASA . Корабль, известный как Endurance , использовался в качестве промежуточной станции, также способной к межпланетным полетам.
2014 : Космические станции в видеоигре Elite: Dangerous (и ее приквелах ) вращаются, создавая искусственную гравитацию.
2015 : Thunderbird 5 в телешоу ITV Thunderbirds Are Go демонстрирует вращающуюся секцию гравитационного кольца на космической станции, которая имеет стеклянный пол для наблюдения за Землей внизу. Действие сериала происходит в 2060 году.
2015 : Разработанный НАСА аппарат Hermes из фильма «Марсианин» был способен совершить космическое путешествие на Марс.
2018 : Фильм -планетарий «Марс 1001» показывает вымышленную миссию на Марс с использованием вращающегося космического корабля. Fallout 76 включает разрушенную космическую станцию с вращающимся колесом в локации под названием «Кратер».
2019 : Видеоигра Outer Wilds включает в себя несколько: базовая игра содержит вращающееся гравитационное колесо внутри планеты для поддержания гравитационного притяжения в центре планеты . В DLC 2021 года Echoes of the Eye представлен звездолет размером с планету в форме колеса, который вращается для создания искусственной гравитации.
2022 : Мандалорец показан на вращающемся кольце с искусственной гравитацией в Книге Бобы Фетта .
2022 : Премьера третьего сезона сериала «Ради всего человечества» , оригинального сериала для Apple TV+ , показывает космический отель с вращающимся колесом для генерации гравитации, которая становится важной для сюжетной линии после того, как вращающийся механизм выходит из строя.
