Лунный имитатор земной гравитации
Предложения по базе второго-третьего этапа
В статье « Подлунные лабиринты золотого тельца» высказывается следующая идея:
«В ходе развертывания горнодобывающей базы, достаточно быстро могут быть созданы коллективные имитаторы земного тяготения - кольцевые тоннели с радиусом 150-300 метров, оснащенные узкоколейной рельсовой путевой структурой или же обычным дорожным полотном для движения пассажирских мини вагонов. Конструктивно такой вагон подобен микроавтобусу и представляет собой так называемый «дом на колесах». Сила тяжести в вагоне равная земной будет при скорости его движения около 38 м/с (137 км/ч) по кольцевому тоннелю с радиусом 150 м. Составы из таких пассажирских мини поездов стали бы реабилитационными центрами, где селениты проходили бы курсы релаксации в условиях воспроизводящих их обычный земной вес. Такие центры, могли бы существенно удлинить время работы бригад и сократить затраты на смену персонала. Если отдых селенита в поезде с земной тяжестью в течение длительного времени (нескольких недель или даже месяцев) будет дешевле его отправки на Землю для реабилитации и последующего возвращения на Луну, то это решает вопрос о практически бессрочном пребывании человека на Луне».
Рассмотрим теперь, какова может быть по массе такая кольцевая база отдыха селенитов. В качестве конструкционного элемента может быть принята труба длинной несколько метров из металлических сплавов со стенками толщиной 0,25 мм и диаметром от 3 до 5 метров. Аналогичные параметры имели топливные баки ракеты серии Атлас III, стальные стенки которых имели переменную толщину (0,254-1,02 мм) и были рассчитана на давление наддува 0,34 атм., и на предельное давление до 7 атм.
В нашем случае погонная масса стальной трубы диаметром 3 метра равна 18,1 кг/м.п. а диаметром 5 метров - 30,2 кг/м.п.. Так вот, при радиусе кольца в 150 метров длина окружности трубы-тоннеля составит 942 метра. Тогда, полная масса конструкции из стали равна 17 и 28,5 тоннам соответственно для труб диаметром 3 и 5 метров.
Масса кольца может быть уменьшена при использовании титана или дюралюминия вместо стали. Титановая кольцевая труба будет иметь массу в диапазоне от 10 до 16,7 тонн, а дюралюминиевая от 6 до 10 тонн. В общем, получается, что масса всей конструкции может быть доставлена на лунную базу типовыми ракетами-носителями. Доставка и монтаж такой важной системы становятся возможными на втором этапе строительства лунной базы. А это значит, что после запуска базы отдыха селенитов, резко сокращаются расходы на смену персонала т.к. экипаж базы получает возможность эффективного противодействия вредному влиянию низкой лунной гравитации, и его пребывание, при условии также и полноценной защиты от солнечной радиации и галактического изучения, становится практически неограниченным. Вместо замен экипажа по схеме «один прибывший на одного убывшего» каждый прилет корабля с Земли будет увеличивать численность персонала.
Полноценная защита экипажа кольцевой базы осуществляется простой засыпкой реголитом трубы слоем толщиной более двух метров (желательно до 5 метров). Длина такой защитной антирадиационной насыпи составляет около 1 км. В сечении насыпь представляет собой трапецию высотой 7 м, шириной в основании 21 м и на вершине 7 м, площадь которой в сечении равна 98 м2. Но с учетом того, что площадь трубы пятиметрового диаметра составляет около 20 м2, фактическая площадь насыпи в разрезе равна 78 м2. При средней плотности лунного грунта 1680 кг/м3, погонная масса насыпи равна 132 тоннам. Соответственно, полная масса насыпи составляет 124000 тонн.
Итак, масса кольцевой трубы из дюралюминия равна 6-10 тоннам, а масса антирадиационного и противометеоритного покрытия из реголита до 20 тыс. раз больше. Однако, в отличие от трубы, реголит не нужно везти с Земли - на Луне он везде, как песок в Сахаре. И перемещать его реально при помощи соответствующей техники. В частности, создание защитной насыпи возможно при помощи так называемых грунтометов - на Земле такие механизмы используются для тушения лесных и степных пожаров. На Луне, благодаря вакууму и тяготению в шесть раз меньшему земному эффективность грунтометов возрастает. Например, при мощности 10-20 кВт, лунный грунтомет бросает реголит на расстояние 10-30 метров потоком до 33 кг/с. При работе в три смены без перерывов такой агрегат за один год способен создать насыпь массой 1 млн. тонн. А поскольку нам нужно создать насыпь массой всего 124 тыс. тонн, то работа по сооружению защитной насыпи лунного санатория-профилактория будет выполнена всего за 43 дня.
Вопросы доставки блоков трубы, вагонов, сборки и работы лунного имитатора земной гравитации рассмотрим отдельно. А энтузиастов колонизации Луны прошу поспешить встать в очередь за билетами.
P.S. Кстати, такая кольцевая инопланетная база с воспроизводством земного уровня тяжести и защитой от космической радиации, так же не менее успешно может быть применена на Марсе для колонии "невозвращенцев". Таким образом, еще раз поддверждается, что дорога на Марс пролегает через Луну. Очень возможно и то, что первые лунные постоянные поселенцы, после апробации своих физических и духовных возможностей через десятилетие отправятся колонизировать Марс.
Примечание.
1. Если склоны насыпи не укреплять, то угол откосов будет не 45 градусов, а около 30. Тогда основание насыпи в поперечнике увеличится с 21 метра до 35 метров, а масса грунта возрастет до 200 тыс. тонн. Это значит, что вместо полутора месяцев сооружение насыпи одним грунтометом займет два с половиной месяца.
2. Пример доставки на Луну труб для монтажа кольцевой трассы. Рассмотрим вариант доставки стальных труб. При плотности металла около 8000 к/м3, толщине стенки 0,25 мм, диаметре 3 метра и длине 5 метров, масса заготовки будет порядка 100 кг. Такую крупногабаритную и легкую заготовку невыгодно отправлять одной ракетой - целесообразно отправлять грузы партиями 3000 кг. Что бы уместить все заготовки в грузовом контейнере одной ракеты, придется выполнить их разного диаметра, так что бы они образовали набор труб вложенных один в другой. Всего необходимо 30 штук труб разного диаметра: минимальный диаметр будет только на 7,5 мм меньше наибольшего диаметра, т.е. упакованные таким образом трубы будут эквивалентны одной трубе со стенкой толщиной 7,5 мм. Разница диаметров невелика и не будет препятствовать созданию достаточно гладкого пути для центробежного жилого модуля. При монтаже из труб одинакового диаметра собирается единый участок, который затем соединяется с такими же едиными участками с другими диаметрами. В месте стыка двух труб различие будет равно 0,25 мм, а протяженность участков с одинаковым диаметром в этом случае равна 31,4 м (942 м /30), что обеспечит необходимую плавность хода жилого модуля на скорости 137 км/с.
Перепост на МарсТракторе