Чарльз Уолфорт - За пределами Земли - В поисках нового дома в Солнечной системе

«Я называю ее первым орбитальным чудом света, — говорит он. — Какие-то детали были сделаны в России, какие-то — в Японии, по всей Европе, по всем США, их доставляли во Флориду и Россию, все это соединялось в космосе, и эта чертова штуковина работает. На ней с ноября 2000 г. непрерывно кто-то живет. Мы способны на все. То есть на самом деле тогда я убедился в том, что мы можем построить все что угодно».

МКС огромна. Ее общей длины, равной 109 м, как раз хватило бы, чтобы создать с помощью вращения искусственное тяготение, равносильное земному. Общая длина отсеков для экипажа — 51 м, а герметичный объем — как у «Боинга-747». И она очень прочная. Ее компоненты были рассчитаны на ускорение при старте с Земли, когда перегрузки достигают 3 g [65] При запуске на шаттле. Модулям, выводимым российскими ракетами «Протон» и «Союз», приходилось рассчитывать на перегрузки по крайней мере 5 g. — Прим. науч. ред. . Инженеры также учли возможные удары при соединении модулей и при многочисленных стыковках шаттлов и кораблей, которые привозят грузы и экипажи сегодня.

Зипэй говорит, что межпланетный космический аппарат с искусственным тяготением не обязательно делать таким же большим и крепким, как МКС, но это зависит от требований медиков. Астронавты борются с истончением мышц и костей с помощью упражнений. Наверное, избежать повреждений глаз и мозга можно и без полноценной и постоянной тяжести. Если влияние невесомости на мозг уравновешивается часом тяжести в день, то астронавты смогут получить необходимую его порцию во вращающемся кресле, установленном в космическом аппарате. Если можно обойтись и третью нормального тяготения, то достаточен аппарат длиной 30 или 40 м. Если же хватит и слабого тяготения время от времени, то вращающимся можно сделать только спальный отсек.

«Нужно выдать инженерам требования к искусственной тяжести, основанные на медицинских исследованиях. Если это, например, постоянное 1 g, мы построим вам аппарат, в котором там, где находятся люди, поддерживается 1 g, — говорит Джон и добавляет: — Разумнее и проще всего строить такой аппарат, который требует как можно меньше искусственной тяжести, генерируемой как можно меньше времени».

Идея создания тяжести вращением всего корабля или его части связана с явлением, известным любому, кто в детстве играл с грузиком на нитке. Из-за инерции груз стремится лететь по прямой траектории, нить же направляет его по кругу. Сила, необходимая для поворота, создает противоположную центробежную силу, которая направлена от центра окружности наружу. Величина центробежной силы соотносится со скоростью вращения и длиной нити — их увеличение приводит к увеличению силы. При более быстром вращении круг может быть меньше. Для более медленного вращения при той же силе требуется больший круг.

Если в качестве раскручиваемого груза рассматривать человека, то начинается взаимодействие физических законов и физиологии. Центрифуга малого радиуса — например, одноместная установка в космическом аппарате — создаст в ногах астронавта более сильную тяжесть, чем в голове. Работать в такой среде будет затруднительно, так как при движении объекта (даже вашей собственной руки) будет меняться его вес. Также возможно возникновение головокружений. В эксперименте 1960-х гг. людей крутили в центрифуге 12 дней подряд. Когда они привыкали к вращению, большинство из них могли позавтракать, не испытывая неприятных ощущений, но адаптация в начале и по завершении эксперимента занимала один-два дня.

Вращение всего космического аппарата позволяет обойти проблему запуска и остановки вращения. Зипэй воображает себе аппарат гантелеобразной формы, вращающийся вокруг поперечной оси. Пассажиры на одном из концов будут испытывать тяготение 1 g. Чтобы уровень тяжести был таким же на другом конце, аппарат должен иметь в длину 120 м. Если же он вращается вокруг одного конца, а искусственное тяготение создается с другой стороны, потребуется вдвое меньшая длина. В обоих случаях длина диктуется скоростью вращения — 4 оборота в минуту, — определенной исследованием 1960-х гг. как наиболее высокая частота вращения, приемлемая для человека.

Но это исследование давнее, и проводилось оно на Земле, где центростремительная сила складывается с никуда не исчезающей силой тяготения. Есть веские причины поинтересоваться тем, с какой быстротой люди могут вращаться в космосе, где искусственная тяжесть будет единственной испытываемой ими силой.