О'Нил цилиндр
Цилиндр О'Нила (также называемый колония О'Нила ) - это концепция космического поселения, предложенная американским физиком Джерардом К. О'Нилом в его книге 1976 года «Высшая граница: человеческие колонии в космосе» . [ 1 ] О'Нил предложил колонизацию пространства для 21 -го века, используя материалы, извлеченные с Луны , а затем из астероидов . [ 2 ]
Цилиндр O'Neill будет состоять из двух боевых цилиндров. Цилиндры будут вращаться в противоположных направлениях, чтобы отменить любые гироскопические эффекты, которые в противном случае затрудняли бы их с целью соблюдения солнца. Каждый будет 5 миль (8,0 км) в диаметре и длиной 20 миль (32 км), подключенным на каждом конце стержнем через систему подшипника . Их вращение обеспечит искусственную гравитацию . [ 1 ]
Фон
[ редактировать ]
Во время обучения бакалавриате в Принстонском университете О'Нил поставил своих учеников задачу разработки больших структур в космосе , с целью показать, что жизнь в космосе может быть желательной. Некоторые из дизайнов смогли обеспечить объемы, достаточно большие, чтобы быть подходящими для жилья для человека. Этот кооперативный результат вдохновил идею цилиндра и был впервые опубликован О'Нилом в сентябре 1974 года о физике . [ 3 ]
Проект О'Нила был не первым примером этой концепции. В 1954 году немецкий ученый Герман Оберт описал использование гигантских обитаемых цилиндров для космических путешествий в своей книге Menschen Im Weltraum- Neue Projekte für Raketen-und Raumfahrt ( люди в космосе- новые проекты для ракет и космических путешествий ). В 1970 году автор научной фантастики Ларри Нивен предложил аналогичную, но более широкую концепцию в своем романе Ringworld . Незадолго до того, как О'Нил предложил свой цилиндр, Артур С. Кларк использовал такой цилиндр (хотя и внеземной конструкции) в своем новом свидании с Рамой .
Острова
[ редактировать ]В своей книге 1976 года [ 1 ] О'Нил описал три справочных дизайна, прозвище «Острова»:
- Остров Остров - это вращающаяся сфера, измеряющая одну милю (1,6 км) по окружности (1 681 фута (512 м) в диаметре), с людьми, живущими в экваториальной области (см. Сферу Бернала ). В последующем исследовании НАСА/Эймса в Стэнфордском университете была разработана альтернативная версия Island One: The Stanford Torus , тороидальная форма 1600 футов (490 м) в диаметре. [ 4 ]
- Два острова имеет сферический дизайн, диаметром 5200 футов (1600 м).
- Дизайн « Остров Трех» , более известный как цилиндр О'Нила, состоит из двух противодействующих цилиндров . Они находятся в пять миль (8,0 км) в диаметре и способны масштабироваться до двадцати миль (32 км) длиной. [ 5 ] Каждый цилиндр имеет шесть полос в равной области, которые запускают длину цилиндра; Три - прозрачные окна, три обитаемых «земельных» поверхностей. Кроме того, внешнее сельскохозяйственное кольцо диаметром, двадцать миль (32 км), вращается с другой скоростью, чтобы поддержать сельское хозяйство. Промышленное производственное блок среды обитания расположен в середине, что позволяет минимизировать гравитацию для некоторых производственных процессов.
Чтобы сохранить огромную стоимость раковины материалов с Земли, эти места обитания будут построены с материалами, запущенными в космос с Луны с магнитной массовой водителем . [ 1 ]
Дизайн
[ редактировать ]Жизнь в цилиндре
[ редактировать ]В сентябре 1974 года журнал Physics Today доктор О'Нил утверждал, что жизнь на борту цилиндра О'Нила будет лучше, чем некоторые места на земле. [ 6 ] Это было бы из -за изобилия в области питания, климата и контроля погоды, а также того факта, что не будет необходимости в транспортных средствах, которые используют двигатели сгорания, которые будут создавать смог и загрязнение. [ 6 ] Жители также будут продолжать активно и развлекаться, занимаясь нынешним спортом Земли, такими как катание на лыжах, парусный спорт и альпинизм, благодаря искусственно генерируемой гравитации из -за вращения цилиндра. В дополнение к этим видам спорта, новые виды спорта также будут созданы из среды обитания, заключающейся в цилиндре в космосе, и эти обстоятельства будут творчески воспользоваться. [ 6 ]
Искусственная гравитация
[ редактировать ]
Цилиндры вращаются, чтобы обеспечить искусственную гравитацию на своей внутренней поверхности. На радиусе, описанном О'Нилом, средах обитания придется вращаться примерно в двадцать восемь раз в час, чтобы имитировать стандартную гравитация Земли ; Угловая скорость 2,8 градуса в секунду. Исследование человеческих факторов в вращающихся эталонных рамах [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Укажите, что при таких низких скоростях вращения немногие люди испытывают укачительную болезнь из -за сил Кориолиса, действующих на внутреннее ухо. Люди, однако, смогут обнаружить спинварные и антиспатные направления, поворачивая головы, и любые сброшенные предметы могут быть отклонены несколькими сантиметрами. [ 10 ] Центральной осью среды обитания будет областью нулевой гравитации , и предполагалось, что там могут быть расположены места для отдыха.
Атмосфера и радиация
[ редактировать ]Предполагалось, что среда обитания будет иметь кислород при частичном давлении, примерно похожих на наземный воздух, 20% давления воздуха на уровне моря. Азот также будет включен, чтобы добавить еще 30% давления Земли. Эта атмосфера половины дачи сэкономила газ и уменьшит необходимую прочность и толщину стен среды обитания. [ 1 ] [ 4 ]
В этом масштабе воздух внутри цилиндра и оболочки цилиндра обеспечивает адекватное экранирование от космических лучей . [ 1 ] Внутренний объем цилиндра «О'Нил» достаточно велик, чтобы поддержать свои собственные небольшие погодные системы, которыми можно манипулировать, изменяя внутреннюю атмосферную композицию или количество отраженного солнечного света. [ 5 ]
Солнечный свет
[ редактировать ]Большие зеркала шарнируются в задней части каждой полосы окна. Неугорный край окон указывает на солнце. Цель зеркал состоит в том, чтобы отразить солнечный свет в цилиндрах через окна. Ночь моделируется путем открытия зеркал, позволяя виду окна пустое пространство; Это также позволяет тепло излучать в пространство. В течение дня отраженное солнце, кажется, движется по мере движения зеркал, создавая естественное развитие углов солнца. Несмотря на то, что не видно невооруженным глазу, можно наблюдать изображение солнца, которое вращается из -за вращения цилиндра. Свет, отраженный зеркалами , поляризован , что может запутать опыляющих пчел . [ 1 ]
Чтобы позволить свету войти в среду обитания, большие окна запускают длину цилиндра. [ 1 ] Это не будут отдельные панели, но будут состоять из многих небольших участков, чтобы предотвратить катастрофические повреждения, и поэтому алюминиевые или стальные оконные рамы могут принять большинство напряжений давления воздуха среды обитания. [ 1 ] Иногда метеороид может сломать одну из этих панелей. Это приведет к некоторой потере атмосферы, но расчеты показали, что это не будет чрезвычайной ситуацией из -за очень большого объема среды обитания. [ 1 ]
Управление отношением
[ редактировать ]Среда обитания и ее зеркала должны быть постоянно нацелены на солнце для сбора солнечной энергии и зажигают интерьер среды обитания. О'Нил и его ученики тщательно разработали метод непрерывного поворота колонии на 360 градусов на орбиту без использования ракеты (которые будут сбросить реакционную массу). [ 1 ] Во -первых, пара мест обитания может быть свернута путем управления цилиндрами в виде колес . Если вращение одной среды обитания немного не удалось, два цилиндра будут вращаться друг о друге. Как только плоскость, образованная двумя осями вращения, перпендикулярна по оси рулона на орбиту, затем пара цилиндров может быть ошеломлена , чтобы нацелить солнце, прилагая силу между двумя подшипниками напользу. Отталкивание цилиндров друг от друга приведет к тому, что обе цилиндры будут гироскопически прецедентными , а система будет зевать в одном направлении, в то время как толкание их друг к другу приведет к появлению рыскания в другом направлении. Среда обитания с противостоянием не имеет чистого гироскопического эффекта, и поэтому эта небольшая прецессия может продолжаться на всей орбите среды обитания, сохраняя ее нацеленную на солнце. Это новое применение гироскопов контрольного момента .
Обновление дизайна и производные
[ редактировать ]В 1990 и 2007 годах было представлено меньшее производное дизайна, известное как Kalpana One, которое касается колеблющегося эффекта вращающегося цилиндра за счет увеличения диаметра и сокращения длины. Логистические проблемы экранирования радиации рассматриваются путем построения станции на низкой земной орбите и удаления окон. [ 12 ] [ 13 ]
В 2014 году был высказан новый метод строительства, который включал надушение сумки и приклеивание ее катушкой (построенной из астероидных материалов), таких как конструкция композитного сосуда, перевернутого давления . [ 14 ]
Предложение
[ редактировать ]На мероприятии Blue Origin в Вашингтоне 9 мая 2019 года Джефф Безос предложил строить колонии О'Нила, а не колонизировать другие планеты. [ 15 ] [ 16 ]
Галерея изображений
[ редактировать ]-
![Цилиндр, построенный из взаимосвязанного Боласа или другой геометрии [17]](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Curreri_space_habitat_evolution.png)
Цилиндр, построенный из взаимосвязанного боласа или другой геометрии [ 17 ] -
Концепт НАСА Концепт изображение множественных цилиндров среды обитания, ориентированных на солнце
![Цилиндр, построенный из взаимосвязанного Боласа или другой геометрии [17]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Curreri_space_habitat_evolution.png)
Смотрите также
[ редактировать ]- Ротор (езда) - это, гравитрон и некоторые другие поездки парка развлечений используют центробежную силу аналогичным образом.
- Епископ кольцо (среда обитания)
- Центрифужный модуль размещения , отмененный модуль МКС
- Дон Дэвис (художник)
- Dyson Sphere
- McKendree Cylinder
- Планетарный шовинизм
- Вращающаяся колесная космическая станция
- Skyhook (структура)
- Стэнфорд Торус
В художественной литературе
[ редактировать ]- Космические станции и среда обитания в художественной литературе
- 2312 -Цилиндры О'Нила в выдолбленных астероидах
- Вавилон 5
- Киберпанк (ролевая игра)
- The Expanse - вращающийся цилиндр с двигателями
- Небесная река Деннис Э. Тейлор
- Межзвездный
- Цитадель (Mass Effect)
- Незнакомец (внешние дикой природы) -вращательное кольцевое сосуд
- Мобильный костюм Gundam ( аниме )
- Полиценауты
- Сержан с Рамой
- Ringworld
- Вернись
- Грязь на наших туфлях от Нила Шустермана
- Конец смерти Сиксином Лю
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k О'Нил, Джерард К. (1977). Высокая граница: человеческие колонии в космосе . Нью -Йорк: Уильям Морроу и Компания. ISBN 0-688-03133-1 .
- ^ «Космические ресурсы и космические поселения, летнее исследование 1977 года в исследовательском центре НАСА Эймс» . НАСА . Архивировано из оригинала 29 июля 2012 года . Получено 20 октября 2012 года .
- ^ О'Нил, Джерард К. (сентябрь 1974 г.). «Колонизация пространства» . Физика сегодня . 27 (9): 32–40. Bibcode : 1974pht .... 27i..32o . doi : 10.1063/1.31288863 .
- ^ Jump up to: а беременный Космические поселения: дизайнерское исследование (1977) Архивировано 2012-06-14 на машине Wayback . НАСА SP-413. Nss.org. Получено 12 сентября 2012 года.
- ^ Jump up to: а беременный "О'Нил цилиндр" . Орбитальные пространственные поселения . Национальное космическое общество . Архивировано из оригинала 21 февраля 2009 года . Получено 13 ноября 2012 года .
- ^ Jump up to: а беременный в О'Нил, Джерард (2018-03-28). «Колонизация пространства - Джерард К. О'Нил, Физика сегодня, 1974 - Национальное космическое общество» . Space.nss.org . Получено 2022-04-29 .
- ^ Beauchamp, GT (октябрь - декабрь 1961 г.). «Неблагоприятные эффекты из -за вращения космического автомобиля». Обзор астронавтических наук . 3 (4): 9–11.
- ^ Труды симпозиума о роли вестибулярных органов в пилотируемом космическом полете, НАСА SP-77, 1965. См. В частности: Томпсон, Аллен Б.: Физиологические критерии дизайна для искусственной гравитационной среды в пилотируемых космических системах.
- ^ Newsom, BD (июнь 1972 г.). «Факторы обитаемости на вращающейся космической станции» (PDF) . Космическая жизнь наук . 3 (3): 192–197. Bibcode : 1972slsci ... 3..192n . doi : 10.1007/bf00928163 . PMID 5038187 . S2CID 21448026 . Архивировано из оригинала (PDF) на 2018-10-04 . Получено 2012-09-12 .
- ^ Jump up to: а беременный Труды Пятого симпозиума о роли вестибулярных органов в исследовании космоса, Пенсакола, Флорида, 19–21 августа, 1970, НАСА SP-314, 1973
- ^ Альтман Ф. (1973). «Некоторые неприятные последствия центробежного гравитации». Аэрокосмическая медицина . 44 : 418–421.
- ^ «Калпана одно космическое поселение» . Settlement.arc.nasa.gov . Архивировано с оригинала 2013-02-15 . Получено 2018-10-26 .
- ^ Globus, Al. «Кальпана одно орбитальное пространство пересмотрено» (PDF) .
- ^ 10.0 Сценарий строительства для мест обитания помещений в цилиндре О'Нила (отчет). Третий межзвездный семинар долины Теннесси, 10-11 ноября 2014 года, Ок-Ридж, Теннесси, доктор Гордон Вудкок (Boeing/NSS). 2014-12-21 . Получено 2018-10-26 .
- ^ Блиц, Мэтт; Орф, Даррен (9 мая 2019 г.). «Голубое происхождение показывает лунный посадочный приземление голубой луны» . Популярная механика . Получено 11 июня 2019 года .
- ^ «Пойду в космос, чтобы принести пользу Земле (полное воспроизведение мероприятия)» . Синее происхождение . Получено 5 октября 2021 года .
- ^ Curreri, Peter A. (2007). «Минимизированный технологический подход к достаточности человека от земли» (PDF) . Космические технологии и приложения Международный форум (STAIF), Альбукерке , Нью -Мексико, 11–15 февраля 2007 года.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Heppenheimer, TA (2007) [1977]. Колонии в космосе (онлайн -книга изд.). Национальное космическое общество. ISBN 978-0-8117-0397-0 Полем Получено 2009-04-19 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- YouTube видео об острове три от НАСА Эймс (5 минут)
- Видео на YouTube: сценарий строительства для мест обитания помещений О'Нила. Среда обитания пространственных поселений, третий межзвездный семинар долины Теннесси, 10-11 ноября 2014 года, Оук-Ридж, Теннесси, доктор Гордон Вудкок (30 минут)
- Видео о том, чтобы сделать космический полет достаточно доступным для строительства космических колоний (10 минут)
