Градове върху астероиди може да станат реалност

Миналата година Джеф Безос се изстреля в Космоса, докато Илон Мъск финансира космически полет на екипаж от не-астронавти. Космическото сътрудничество между правителство и частни организации, включително SpaceX на Мъск и Blue Origin на Безос, става все по-често срещано. Но с неотдавнашната поява на така нареченото движение Нов Космос аерокосмическите компании работят за разработване на евтин достъп до Космоса за всички, а не само за милиардерите.

За бъдеще отвъд Земята обаче хората се нуждаят от места за издигане на домове, сгради и други структури, в които да живеят и работят милиони хора.  В момента космическите градове съществуват само в научната фантастика. Но осъществими ли са в действителност? И ако да, то как?

Според ново изследване на учени от Университета в Рочестър нашето бъдеще може да е в астероидите. В статия, която те определят като „дива теоретична“ и публикувана в списанието Frontiers in Astronomy and Space Sciences, изследователите очертават план за създаване на големи градове върху астероиди.

Въртящ се космически метрополис

През 1972 г. НАСА възлага на физика Джерард О’Нийл да проектира местообитание, което би могло да позволи на хората да живеят в Космоса. О’Нийл и колегите му разработват план за „цилиндри на О’Нийл“ – въртящи се космически мегаполиси, състоящи се от два цилиндъра, въртящи се в противоположни посоки. Цилиндрите ще се въртят достатъчно бързо, за да осигурят изкуствена гравитация на вътрешната им повърхност, но достатъчно бавно, че хората, живеещи в тях, да не изпитват морска болест.

Но докато цилиндрите на О’Нийл предлагат решение за липсата на гравитация в Космоса, доставянето на необходимите строителни материали от Земята за тяхното създаване би било трудно и скъпо. Докато били по домовете си по време на пандемията от COVID-19, учените от Университета в Рочестър си задали въпроса може ли астероидите да се използват за създаване на цилиндри на О’Нийл.

Бързо, евтино и ефективно

Астероидите са скалисти тела, обикалящи около Слънцето. Те са остатъци от формирането на Слънчевата система преди приблизително 4,6 милиарда години. Според изчисленията на учените в нашата система пътуват около 1000 астероида с големина над 1600 м.

„Всички тези летящи скали, които се въртят около Слънцето, може да осигурят по-бърз, по-евтин и по-ефективен път към космическите градове“, казва Адам Франк от Университета в Рочестър.

Освен че изобилстват в Слънчевата система, астероидите имат много други предимства за потенциално местообитание, включително техните скални слоеве, които могат да осигурят естествен щит срещу смъртоносната космическа радиация. Но астероидите имат и няколко основни недостатъка: скалата, от която се състоят, не е достатъчно здрава, за да понесе дори една трета от земната гравитация.

След като астероидът бъде завъртян, той просто ще се разпадне. Нещо повече, повечето астероиди дори не са твърда скала, а „купчини развалини“ – хлабави струпвания на камъни и пясък, държани заедно от слабата гравитация. Ако изследователите искат да направят космически местообитания от тези астероиди, те трябва да разберат как да работят с купчини от развалини.

Управление на развалините

Цилиндричен, въртящ се град, покрит със слънчеви панели. Вътре има дебел слой от астероидни отломки и реголит, който служи като радиационен щит. Точно под слънчевите панели има здрава мрежа, която предпазва отломките от разлитане. Градът се върти около надлъжната си ос, за да генерира гравитация на вътрешната повърхност. Peter M. Miklavčič et al. / Frontiers in Astronomy and Space Sciences

Изследването на учените се фокусира върху системи, съставени от много малки частици, като пясък или зърна. По-специално то изучава как тези системи реагират в среда с ниска или никаква гравитация. Питър Миклавчич, първи автор на статията, и колегите му са разработили план как да удържат развалините, които неизбежно биха се получили от формирането на цилиндър на О’Нийл от астероид. Тяхното решение? Много голяма, много гъвкава торба.

Изследователите си представят, че покриват астероида в гъвкава мрежеста торба, направена от ултралеки и високоякостни въглеродни нановлакна – въглеродни тръбички, всяка с диаметър само няколко атома. Мрежата ще обгърне и поддържа цялата въртяща се маса от развалините на астероида и селището в него, като същевременно поддържа собственото си тегло, докато се върти.

„Цилиндрична защитна торба, изработена от въглеродни нанотръби, би била изключително лека спрямо масата на астероидните отломки и селището, но достатъчно здрава, за да държи всичко заедно“, казва Миклавчич.

Процесът теоретично може да протича по следния начин:

Астероидът ще бъде завъртян, за да създаде изкуствена гравитация. Този процес неизбежно ще доведе до неговото разпадане. Отломките от астероида биха се разхвърчали навън, разширявайки торбата от въглеродни нановлакна около астероида. Когато торбата се разтегне максимално, въглеродните нановлакна ще се опънат, улавяйки отломките.

Докато отломките се отлагат върху торбата, тя ще да произведе достатъчно дебел слой, за да предпази от радиация всеки, който живее вътре. Въртенето на цилиндъра ще предизвика изкуствена гравитация върху вътрешната повърхност.

„Въз основа на нашите изчисления астероид с диаметър 300 метра може да бъде разширен в цилиндрично космическо местообитание с около 22 квадратни мили (35 кв. км) жилищна площ – казва Адам Франк. – Това е приблизително колкото Манхатън.“

Засега само на теория

Животът на астероиди все още е в сферата на научната фантастика, но Франк и Миклавчич казват, че физиката и механиката са там, за да превърнат научната фантастика в реалност.

„Очевидно е, че скоро никой няма да строи астероидни градове, но технологиите, необходими за осъществяването на този вид инженерство, не нарушават никакви закони на физиката“, казва Франк.

Всичко, което изследователите си представят в своето изследване – от двигателите, необходими за завъртане на астероида, до торбата от въглеродни нановлакна – са технологии, които хората в момента или използват, или разработват.

„Космическите градове може да изглеждат като фантазия сега, но историята показва, че век или повече технологичен прогрес може да направи невъзможните неща възможни,“ отбелязва изследователят.