Як створити космічний корабель Частина 1 Помилки про космос - Моди, гайди, збереження та багато іншого
Уявимо, що ти хочеш стати письменником-фантастом, написати фанфік або зробити гру про космос. У будь-якому випадку доведеться вигадати свій космічний корабель, придумати як він літатиме, які у нього будуть можливості, характеристики і постаратися не наробити ляпів у цій непростій справі. Адже ти бажаєш зробити свій корабель реалістичним і правдоподібним, але здатним не тільки на політ до Місяця. Адже всі космічні капітани сплять і бачать, як вони колонізують Альфу Центавра, борються з прибульцями та рятують світ.
Отже, для початку розберемося з найбільш кричущими помилками про космічні кораблі і космос. І перша помилка буде наступною :
Я як міг намагався змістити цю оману з першого місця, щоб не бути схожим на Atomic Rockets, але це просто зовсім не в які ворота не лізе. Всі ці нескінченні Галактики, Ентерпрайзи та інші Ямато. Космос це і близько не океан, в ньому немає тертя, немає верху і низу, ворог може наближатися звідки завгодно, а кораблі, після набору швидкості, можуть летіти хоч боком, хоч задом на перед. Бій відбуватиметься на таких дистанціях, що ворога видно лише у телескоп. Використовувати дизайн морських кораблів у космосі – ідіотизм. Наприклад, у бою корабельний місток, що випирає з корпусу, відстрілять насамперед.
Запам'ятай раз і назавжди - у космічного корабля "низ" там, куди направлений вихлоп двигунів, що працюють, а "верх" в тій стороні, в яку він прискорюється! Ти колись відчував як вдавлює у сидіння автомобіля при наборі швидкості? Вдавлює завжди в протилежний рух бік. Тільки Землі додатково діє планетарна гравітація, а космосі прискорення твого кораблястане аналогом сили тяжіння. Довгі кораблі будуть більше схожі на хмарочоси з купою поверхів.
Любиш дивитися як літають винищувачі у серіалі Зірковий крейсер Галактика чи Зоряних війнах? Так це все настільки безглуздо і не реалістично, наскільки це взагалі можливо. З чого почати?
- У космосі не буде жодних літакових маневрів, відключивши двигуни можна летіти як завгодно і щоб відірватися від переслідувача достатньо повернути корабель носом назад і розстріляти ворога. Чим більша ваша швидкість, тим важче змінювати курс - ніяких мертвих петель, найближча аналогія - завантажена вантажівка на льоду.
- Пілот, подібним до винищувачів, потрібен приблизно так само як космічному кораблю потрібні крила. Пілот - це зайва вага самого пілота і системи життєзабезпечення, зайві витрати на зарплату пілоту та страховку у разі загибелі, обмеження маневреності через те, що люди не дуже добре переносять навантаження, зниження боєздатності - комп'ютер бачить на 360 градусів відразу, має миттєву реакцію, ніколи не втомлюється і не панікує.
- Повітрозабірники теж не потрібні. Вимоги для атмосферних і космічних винищувачів настільки різні, що космос або атмосфера, але не те й інше разом.
- Винищувачі в космосі марні. Як так то. Навіть не намагайся заперечувати. Я живу у 2016 році і навіть зараз кошти ППО знищують будь-який літак без винятку. На маленькі винищувачі не поставити ні броню ні хорошої зброї, а на великому ворожому кораблі запросто поміститься крутий радар і лазерна установка на пару сотень мегават з ефективною дальністю в мільйон кілометрів. Ворог випарує всіх твоїх бравих пілотів разом із їхніми винищувачами до того, як вони взагалі зрозуміють, що сталося. Якоюсь мірою цеможна спостерігати вже зараз, коли дальність протикорабельних ракет стала більшою, ніж дальність палубної авіації. Сумно, але всі авіаносці зараз лише купа марного металу.
Ні, тобто зовсім не буває і точка. Справа тут не в радіо непомітності та стильному чорному кольорі, а у другому законі термодинаміки, про що нижче. Наприклад звичайна температура космосу – 3 Кельвіна, температура замерзання води 273 Кельвіна. Космоліт світиться теплом як новорічна ялинка і зробити з цим нічого не можна, зовсім нічого. Наприклад, працюючі маневрові двигуни Шаттла видно з відстані приблизно 2 Астрономічні одиниці або 299 мільйонів кілометрів. Вихлоп ваших двигунів ніяк не сховаєш, а якщо сенсори ворога побачили його, то у вас є великі проблеми. За вихлопом вашого корабля можна визначити:
- Ваш курс
- Масу корабля
- Тягу двигуна
- Тип двигуна
- Потужність двигуна
- Прискорення корабля
- Потік реактивної маси
- Швидкість закінчення
Зате можна осліпнути від попадання ворожого лазера. Сучасні екрани цілком підходять для імітації вікон абсолютно будь-якого розміру, та й якщо потрібно комп'ютер може показати те, що людському оку побачити не дано, наприклад якусь туманність або галактику.
Для початку що таке звук? Звук це пружні хвилі механічних коливань в рідкому твердому або газоподібному середовищі. А якщо у вакуумі немає нічого значить і звуку немає? Щоправда, в космосі звичайних звуків ви не почуєте, але космічний простір не порожній. Наприклад, на відстані 400 тисяч кілометрів від землі (Місячнаорбіта) у середньому сім мільйонів частинок на кубічний метр.
Ой забудь про це. У нашому всесвіті з її законами такого бути не може. Насамперед що мається на увазі під вакуумом? Є технічний вакуум, фізичний, хибний, Ейнштейнівський вакуум. Наприклад, якщо створити контейнер з абсолютно непроникної речовини, прибрати з нього абсолютно всю матерію і створити там вакуум, то контейнер все одно буде наповнений випромінюваннями на кшталт електромагнітного та іншими фундаментальними взаємодіями.
Ну, добре, а якщо екранувати контейнер, що тоді? Мені, звичайно, не зовсім зрозуміло як можна екранувати гравітацію, але допустимо. Навіть тоді контейнер не буде порожнім, у ньому по всьому об'єму постійно з'являтимуться і зникатимуть віртуальні квантові частинки та флуктуації. Так, просто так, з нізвідки з'являються і в нікуди зникають - квантовій фізиці абсолютно начхати на твою логіку і здоровий глузд. Ці частки і флуктуації - непереборні. А існують ці частинки фізично чи це просто математична модель - питання відкрите, але ефекти ці частинки створюють цілком реальні.
Міжпланетний простір має температуру близько 3 градусів Кельвіна через Реліктове випромінювання, очевидно, біля зірок температура підвищується. Це загадкове випромінювання - відлуння Великого Вибуху, його луна. Воно поширилося по всьому всесвіту і вимірюють його температуру за допомогою "чорного тіла" та чорної наукової магії. Цікаво, що найхолодніша точка нашого Всесвіту знаходиться в земній лабораторії, температура її становить0.000 000 000 1 К або нуль цілих одна мільярдна градуса за Кельвіном. Чому не нуль? Абсолютний нуль у нашому всесвіті недосяжний.
Мене дуже здивувало, що дехто не розуміє, як у космосі працюють радіатори.потрібні, в космосі ж холодно". У космосі дійсно холодно, але вакуум ідеальний утеплювач і одна з найголовніших проблем космольоту - як не розплавити самого себе. Енергію радіатори втрачають за рахунок випромінювання - світяться тепловим випромінюванням і охолоджуються, як і будь-який об'єкт нашого всесвіту з температурою вище абсолютного нуля.Особливо розумним нагадую - тепло не можна перетворити на електрику, тепло взагалі ні в що не можна перетворити.За другим законом термодинаміки - тепло не можна знищити, перетворити або безслідно поглинути, тільки відвести в інше місце. Термоелектричний генератор перетворює в електрику різницю температур, а так як його ККД далекий від 100%, то в тебе з'явиться ще більше тепла, ніж спочатку.
Немає на МКС, ні антигравітації, ні мікрогравітації, ні відсутності гравітації - все це помилки. Сила тяжіння на станції дорівнює приблизно 93% від сили тяжіння на поверхні Землі. Як вони там усі літають? Якщо у ліфта відірветься трос, то всі всередині будуть відчувати ту ж саму невагомість, що і на борту МКС. Зрозуміло, поки не розіб'ються в коржик. Міжнародна Космічна Станція постійно падає на поверхню Землі, але промахується повз. Взагалі гравітаційне випромінювання не має меж дальності і воно діє завжди, але підпорядковується закону зворотних квадратів.
Скільки людей надивившись фільмів думають: "Ось якби я був на Місяці, то міг би піднімати багатотонні камені однією рукою". Так ось забудь про це. Візьмемо якийсь п'яти кілограмовий ігровий ноутбук. Вага цього ноутбука, це сила з якою він тисне на опору, на худі коліна очкарика-задрота наприклад. Маса - це скільки в цьому ноутбуці речовини і вона завжди і скрізь постійна, хіба що він не рухається,щодо тебе, на швидкості близької до світлової.
На Землі ноутбук важить 5 кг, 830 грам на Місяці, 1.89 кг на Марсі тануль на борту МКС, але маса скрізь буде п'ять кілограм. Також маса визначає кількість енергії необхідне зміни становища у просторі будь-якого об'єкта, що володіє цією масою. Щоб зрушити з місця 10-тонний камінь потрібно витратити колосальну, за людськими мірками, кількість енергії, все одно що штовхнути величезний Боїнг на злітній смузі. І якщо ти, розсерджений, пнеш зі злості цей злощасний камінь то, як об'єкт значно меншої маси, відлетиш далеко-далеко. Сила дії дорівнює протидії, чи не забув?
Не дивлячись на назву вибухова декомпресія вибуху не буде, а без скафандра можна перебувати в космосі близько десяти секунд і навіть не отримати незворотних пошкоджень. При розгерметизації, у людини моментально випарується слина з рота, вилетить все повітря з легенів, шлунка та кишечника - так, пукан бомбардує дуже знатно. Швидше за все, космонавт помре від ядухи раніше ніж від радіації, або декомпресії. Усього прожити можна близько хвилини.
Наявність на кораблі палива – необхідна, але недостатня умова. Люди часто плутають паливо та реакційну масу. Скільки разів я бачу у фільмах та іграх: "мало палива", "капітан, паливо на кінець", показник палива на нулі" - Ні! Космічні кораблі це не автомобілі, то куди ви можете долетіти не залежить від кількості палива.
Сила дії дорівнює протидії і, щоб летіти вперед, потрібно з силою викидати що-небудь назад. Те, що ракета викидає із сопла, називається реакційна маса, а джерелом енергії для всього цього дійства є паливо. Наприклад, у іонного двигуна паливом буде електрика,реакційною масою буде газ аргон, у ядерного двигуна паливом виступає уран, а реакційною масою - водень. Вся плутанина через хімічні ракети, де паливо і реакційна маса це одне і теж, але ні кому, при здоровому глузді, не спаде на думку літати на хімічному паливі далі місячної орбіти через дуже низьку ефективність.
У космосі немає тертя, а максимальна швидкість корабля обмежена лише швидкістю світла. Поки двигуни працюють, космоліт набирає швидкість, коли вони вимикаються - він збереже набрану швидкість, доки не почне розганятися в інший бік. Тому безглуздо говорити про дальність польоту, розігнавшись, ти летітимеш поки Всесвіт не загине, ну або поки не вріжешся в планету або у що по гірше.
Летіти на Альфу Центавра можна хоч зараз, за кілька мільйонів років долетимо. До речі, гальмувати в космосі можна тільки розгорнувши корабель двигуном вперед, піддавши газу, гальмуванням у космосі називають розгін у протилежний бік. Але будь обережний - щоб уповільнитися з, припустимо, 10 км/с до нуля, потрібно витратити часу та енергії стільки ж, що й на розгін до цих самих 10 км/с. Іншими словами – розігнався, а в баках палива/реакційної маси не вистачає для гальмування? Тоді ти приречений і літатимеш по галактиці до кінця часу.
На землі немає таких елементів, яких не можна було б накопати в найближчому поясі астероїдів. Так, наша планета і близько не має чимось хоч дещо унікальним. Наприклад вода - найпоширеніша речовина у всесвіті. Життя? Супутники Юпітера, Європа та Енецелад цілком можуть підтримувати життя. Ніхто не тягнеться через підлогу галактики заради жалюгідного людства. Навіщо? Якщо достатньо побудувати на найближчій безлюдній планеті абоастероїді видобувну станцію і не треба перети за тридев'ять земель.