Корабль поколений

[simple]

Только эти автоматы должны быть практически "живыми", т.е. способными сами себя ремонтировать и восстанавливать прямо в полёте.

да автоматы получатся очень массивными, кубические километры 

[Inti]

Только эти автоматы должны быть практически "живыми", т.е. способными сами себя ремонтировать и восстанавливать прямо в полёте.

да автоматы получатся очень массивными, кубические километры

Ну, это при современных технологиях. Если это будут какие-то нано-автоматы, то может и в один кубический метр всё войдёт, или даже меньше. Фактически это будет синтетический организм.

[Inti]

как ни крути, с искусственной гравитацией посредством центробежной системы не получается - слишком хрупкая, неремонтопригодная, на любой чих разваливается

Если довериться ChatGPT то получается для титанового цилиндра максимальный диаметр 40 км. Ну, можно сделать 4 км чтобы с запасом. Под спойлером расчёт:

Спойлер

Чтобы сделать расчёт прочности для космического поселения с искусственной гравитацией, создаваемой вращающимся цилиндром, нам нужно учесть несколько ключевых параметров:

1. **Центростремительное ускорение**, которое должно быть равно ускорению свободного падения на Земле (1g = 9.8 м/с²) для создания искусственной гравитации.
2. **Прочность материала**, из которого будет изготовлен цилиндр. Для титана, например, рассмотрим прочность на разрыв.
3. **Максимально допустимое напряжение** в материале цилиндра.

### Формулы и расчёты

1. **Центростремительное ускорение** для вращающегося цилиндра задается как:
  \[ a = \frac{v^2}{r} = \omega^2 \cdot r \]
  где \( v \) – линейная скорость, \( \omega \) – угловая скорость, \( r \) – радиус цилиндра.

2. **Угловая скорость** выражается через период вращения \( T \) (время одного полного оборота):
  \[ \omega = \frac{2\pi}{T} \]

3. Для создания условий, при которых \( a = g = 9.8 \text{ м/с}^2 \), и при заданном радиусе \( r \), период вращения \( T \) и угловая скорость \( \omega \) могут быть вычислены.

4. **Напряжение** в стенках цилиндра из-за центростремительной силы:
  \[ \sigma = \rho \cdot r \cdot \omega^2 \]
  где \( \rho \) – плотность материала (для титана около 4500 кг/м³).

5. **Прочность на разрыв титана** (примем типичное значение 900 МПа для титанового сплава).

### Пример расчёта

Предположим, что радиус цилиндра составляет 100 метров. Тогда:

\[ \omega^2 = \frac{g}{r} = \frac{9.8}{100} = 0.098 \text{ рад}^2/\text{с}^2 \]
\[ \omega = \sqrt{0.098} \approx 0.313 \text{ рад/с} \]

\[ \sigma = 4500 \cdot 100 \cdot 0.098 = 44100 \text{ Па} \] (много меньше предельной прочности титана).

### Максимальный диаметр

Рассчитаем максимально возможный диаметр \( D \) (или 2r), при котором напряжения достигают предела прочности титана (900 МПа):

\[ 900 \times 10^6 = 4500 \cdot r \cdot \omega^2 \]
\[ \omega^2 = \frac{g}{r} \]
\[ 900 \times 10^6 = 4500 \cdot r \cdot \frac{9.8}{r} \]
\[ 900 \times 10^6 = 44100 \cdot r \]
\[ r = \frac{900 \times 10^6}{44100} \approx 20408 \text{ м} \]
\[ D = 2 \cdot 20408 = 40816 \text{ м} \]

Таким образом, максимальный диаметр вращающегося цилиндра из титана, при котором напряжения не превышают его предел прочности и создается искусственная гравитация 1g, составляет примерно 40 километров. Это теоретический расчет и на практике могут потребоваться дополнительные уточнения, включая структурную устойчивость, безопасность, и другие факторы.

[свернуть]

[simple]

Если довериться ChatGPT

эээ, толщина где? или это сплошной кусок?

[simple]

Если это будут какие-то нано-автоматы

не будут, гравицапу раньше сделают

[Inti]

Если довериться ChatGPT

эээ, толщина где? или это сплошной кусок?

Да хрен его знает. Сейчас уточню.

с учетом толщины титана в 1 метр, расчеты по-прежнему показывают, что максимально возможный радиус цилиндра, при котором не будет превышена предельная прочность титана, составляет около 20 километров (20408 м).

Ну и кстати если заменить титан углеволокном то какбы очевидно что будет лучший результат:

Максимальный диаметр цилиндра, таким образом, составляет около 396 километров.

Этот теоретический расчет показывает, что при использовании углеволокна можно достичь значительно больших размеров вращающихся космических поселений с искусственной гравитацией 1g, не превышая предельную прочность материала. Это значит, что углеволокно более предпочтительный материал для таких конструкций, чем титан, благодаря своей лёгкости и высокой прочности.

[Inti]

### Исходные условия:
- **Материал**: Углеволокно
- **Плотность углеволокна**: 1800 кг/м³
- **Прочность на разрыв углеволокна**: 3500 МПа
- **Диаметр цилиндра**: 1 км (500 м радиус)
- **Длина цилиндра**: 2 км
- **Искусственная гравитация**: 1g (9.8 м/с²)

Спойлер

### Расчёт минимально необходимой толщины стенки:
- **Угловая скорость вращения**: \( \omega \approx 0.14 \) рад/с
- Минимально необходимая толщина стенки (\( t \)) для предотвращения деформации или разрушения при вращении:
\[ t = \frac{3500 \times 10^6}{8820} \approx 0.397 \text{ м} \]

### Период вращения:
- **Период вращения** (\( T \)):
\[ T = \frac{2\pi}{\omega} \approx \frac{2\pi}{0.14} \approx 44.8 \text{ секунды} \]

### Вес пустотелого цилиндра:
- **Объём стенки цилиндра** (\( V \)):
\[ V = \pi \cdot ((500.397)^2 - 500^2) \cdot 2000 = \pi \cdot 397.1609 \cdot 2000 \approx 2.498 \times 10^6 \text{ м}^3 \]
- **Масса пустотелого цилиндра** (\( m \)):
\[ m = 1800 \cdot 2.498 \times 10^6 \approx 4.497 \times 10^9 \text{ кг} \]
- Вес в тоннах:
\[ \text{Вес} = \frac{4.497 \times 10^9 \text{ кг}}{1000} = 4.497 \times 10^6 \text{ тонн} \]

[свернуть]

### Итог:
1. **Толщина стенки**: 0.397 м
2. **Период вращения**: 44.8 секунды
3. **Вес пустотелого цилиндра**: примерно 4.497 миллиона тонн

Эти расчёты показывают, как углеволокно может использоваться для создания крупномасштабных космических структур с искусственной гравитацией благодаря его высокой прочности и относительно низкой плотности.

--------

Чтобы определить необходимый диаметр астероида для производства углеволокна, сначала нужно уточнить несколько предположений и факторов:

1. **Состав астероида**: Углеволокно производится из углерода. Нужно знать содержание углерода в астероиде, которое может сильно варьироваться в зависимости от его класса. Для примера, возьмём предположение, что астероид содержит углерод в количестве 10% от его массы.

2. **Плотность астероида**: Плотность астероида также варьируется, но в качестве примера можно взять среднее значение 2,000 кг/м³ (что типично для углеродных астероидов).

3. **Объем и масса астероида**: Используя плотность, можно рассчитать массу астероида, а затем и его объем.

Спойлер

### Рассчитаем необходимый объем астероида:

Масса углеволокна, необходимая для строительства цилиндра:
\[ m_{\text{волокно}} = 4.497 \times 10^9 \text{ кг} \]

Если 10% массы астероида состоит из углерода, масса астероида должна быть:
\[ m_{\text{астероид}} = \frac{m_{\text{волокно}}}{0.10} = \frac{4.497 \times 10^9 \text{ кг}}{0.10} = 44.97 \times 10^9 \text{ кг} \]

### Объем астероида:
\[ V_{\text{астероид}} = \frac{m_{\text{астероид}}}{\rho} = \frac{44.97 \times 10^9 \text{ кг}}{2000 \text{ кг/м}^3} = 22.485 \times 10^6 \text{ м}^3 \]

### Диаметр астероида:
Астероид можно представить в форме сферы для упрощения расчета его диаметра:
\[ V_{\text{сфера}} = \frac{4}{3} \pi r^3 \]
\[ r = \left(\frac{3V}{4\pi}\right)^{1/3} \]
\[ r = \left(\frac{3 \cdot 22.485 \times 10^6}{4\pi}\right)^{1/3} \]
\[ r \approx 176.5 \text{ м} \]
\[ \text{Диаметр астероида} = 2r \approx 353 \text{ м} \]

[свернуть]

### Вывод:
Для производства необходимого количества углеволокна (при условии 10% содержания углерода и плотности астероида 2000 кг/м³), потребуется астероид с диаметром примерно 353 метра. Это предполагает полную переработку углеродного содержимого астероида в углеволокно.

Я бы особо этому ИИ не доверял, могут быть ляпы, но какбы вот так пока что... похоже что нет никаких принципиальных проблем нарушающих известные законы физики.

[simple]

Ну и кстати если заменить титан углеволокном то какбы очевидно что будет лучший результат:

он не ремонтируется, тока замена

думал о такой конструкции - центральное тело, вокруг него и за него подвешены платформы на канатах, платформы соединены между собой и образуют цилиндр, узлов крепления канатов больше чем надо, и по мере износа канаты меняются, наматываются новые на свободные и сматываются уставшие и идут на переработку.

чтото вроде подвесного моста свернутого бубликом

[torazurey]

Ну и кстати если заменить титан углеволокном то какбы очевидно что будет лучший результат:

он не ремонтируется, тока замена

думал о такой конструкции - центральное тело, вокруг него и за него подвешены платформы на канатах, платформы соединены между собой и образуют цилиндр, узлов крепления канатов больше чем надо, и по мере износа канаты меняются, наматываются новые на свободные и сматываются уставшие и идут на переработку.

чтото вроде подвесного моста свернутого бубликом

можете пожалуйста нарисовать как это выглядит если будет время? прям простенький набросок на листе бумаги?

[Inti]

он не ремонтируется, тока замена

думал о такой конструкции - центральное тело, вокруг него и за него подвешены платформы на канатах, платформы соединены между собой и образуют цилиндр, узлов крепления канатов больше чем надо, и по мере износа канаты меняются, наматываются новые на свободные и сматываются уставшие и идут на переработку.

чтото вроде подвесного моста свернутого бубликом

можете пожалуйста нарисовать как это выглядит если будет время? прям простенький набросок на листе бумаги?

Примерно вот так:



Начать можно с каркаса-обода с тросами-спицами, строить его естессно в нераскрученном состоянии, а после установки первой пары жилых модулей можно и раскрутить. Потом добавлять модули парами по мере необходимости.
По мере износа можно менять и тросы-спицы, и модули, и даже куски каркаса-обода. С центральной частью посложнее, но тоже что-нибудь можно придумать. И кстати, никто не запрещает останавливать вращение во время капитальных ремонтов.
Хотя какой там будет износ... скорее обветшают жилые модули, и к тому времени когда они станут слишком старыми и немодными - можно просто переселиться в другую орбиталь пороскошнее, типа такой (тросы-спицы не видны т.к. они слишком тонкие, как паутина ):



Я так понял что в середине нарисован источник света\энергии, возможно термоядерный такой светильничек. Это пока из области фантастики, но зато красиво.

Главное расселиться с максимальными удобствами по всей солнечной системе, а потом уж можно потихоньку и к звёздам лететь, по пути встречая межзвёздные астероиды и возможно даже небольшие планеты, мы уже знаем что они есть, но не знаем сколько их там...

ru.wikipedia.org/wiki/Межзвёздный_объект

Некоторые футуристы возлагают на эти объекты большие надежды, связанные с межзвёздными путешествиями. По их мнению, к такому объекту может быть пристыкована небольшая первичная база, которая в дальнейшем будет его использовать как источник топлива для управляемого термоядерного синтеза, источник рабочего тела для ионных двигателей, источник стройматериалов для космического строительства на месте и т. д., избавляя от необходимости разгонять всю эту колоссальную массу. Разумеется, для этого необходимо, чтобы объект летел в требуемом направлении хотя бы «с точностью до созвездия». Несомненно, это будет «полезное приобретение», так как с точки зрения эффекта Оберта такое небесное тело можно рассматривать как заранее разогнанное топливо и заранее разогнанную дополнительную ступень, что повышает эффективность суммарной системы экспоненциальным образом. Сложности тоже очевидны: необходимость дальнего обнаружения, экспресс-анализа состава и параметров траектории, а также необходимость десятилетиями ожидать пролёта такого объекта в допустимом диапазоне направлений, сохраняя при этом полную готовность к срочному сходу с околоземной орбиты ожидания и вылету на стыковку.

См. также Планета-сирота :

В 2011 году на основе десяти событий микролинзирования учёные пришли к выводу, что в галактике Млечный путь имеется около 200 млрд планет-сирот. В 2017 году их число сократили вдвое, так как большая часть событий микролинзирования вызывается не планетами-сиротами, а экзопланетами, входящими в состав звёздных систем[9][10].

В публикации 2021 года команда астрономов сообщила об открытии в нашей Галактике в созвездиях Скорпиона и Змееносца при помощи нескольких наземных и космических обсерваторий (VLT, VISTA, VST, MPG/ESO и др.) от 70 до 170 (в зависимости от предполагаемого возраста) новых планет-сирот, сравнимых по массе с Юпитером. Эти планеты, скорее всего, сформировались вокруг звезд, но затем были выброшены из своей системы. В Млечном Пути может оказаться несколько миллиардов свободно блуждающих гигантских планет-сирот (у которых в свою очередь могут быть спутники, луны, пояса астероидов). Да и просто свободно плавающие планеты примерно земного размера должны быть обязательно, просто сейчас их не могут обнаруживать.

Т.е. даже при невозможности построить КП (корапь поколений), у человечества есть шанс не спеша расселиться по всей галактике. Главное научиться добывать энергию и строить всё что надо  из вещества межзвёздных объектов. Не успеете оглянуться - и через какую-то сотню миллионов лет -  существа произошедшие от землян загадят весь Млечный Путь.

[simple]

а что там с гайкой джанибекова?, а то никакой кп не выдержит такой поворот

[torazurey]

а что там с гайкой джанибекова?, а то никакой кп не выдержит такой поворот

здесь об этом понятное объяснение

[torazurey]

думал о такой конструкции - центральное тело, вокруг него и за него подвешены платформы на канатах, платформы соединены между собой и образуют цилиндр, узлов крепления канатов больше чем надо, и по мере износа канаты меняются, наматываются новые на свободные и сматываются уставшие и идут на переработку.

чтото вроде подвесного моста свернутого бубликом

Примерно вот так:

Спасибо!
Поставил его в шапку как вариант имеющийся на данный момент пока кто-то не предложит что-то лучше.

[Inti]

думал о такой конструкции - центральное тело, вокруг него и за него подвешены платформы на канатах, платформы соединены между собой и образуют цилиндр, узлов крепления канатов больше чем надо, и по мере износа канаты меняются, наматываются новые на свободные и сматываются уставшие и идут на переработку.

чтото вроде подвесного моста свернутого бубликом

Примерно вот так:

Спасибо!
Поставил его в шапку как вариант имеющийся на данный момент пока кто-то не предложит что-то лучше.

Нет проблем   Главное не летайте слишком быстро, а то ведь непонятно как такое колесо защитить от микрометеоритов и даже от межзвёздного газа на скоростях сравнимых со скоростью света. Да и как его до таких скоростей разогнать - тоже непонятно.

[Дем]

Трудности:
1. Технологическая осуществимость: Современные технологии добычи и использования ресурсов на месте (ISRU) на астероидах все еще находятся на стадии разработки. Успешная добыча и переработка астероидных материалов в больших масштабах не доказана.
2. Логистическая сложность: Удаленное управление строительными операциями на астероиде создает значительные логистические проблемы. Это включает в себя синхронизацию материалов, оборудования и человеческих ресурсов.
3. Безопасность и надежность: Обеспечение безопасности экипажа, работающего в глубоком космосе в течение длительного времени, является сложной задачей и требует передовых систем жизнеобеспечения и аварийных протоколов.
4. Экономическая жизнеспособность: Несмотря на потенциальное снижение материальных затрат, первоначальные инвестиции в развитие необходимой космической инфраструктуры и технологий для добычи астероидов могут быть значительными.

Практически всё это должно быть решено и для сабжа. Притом оно нужно не только в полёте, но и после прилёта.
Т.е. с "традиционными методами" всё равно это всё придётся отработать.

максимальная скорость видится мне 3000км в сек, кто копенгаген, какое замедление времени будет?

Можно пренебречь - порядка секунды в час

[Inti]

максимальная скорость видится мне 3000км в сек

### Вопрос:
Какой энергией в тротиловом эквиваленте будет обладать пылинка массой 1 микрограмм при скорости столкновения 3000 км/с?

Спойлер

### Расчёт:
Для определения энергии столкновения пылинки массой 1 микрограмм (1 мкг = \(1 \times 10^{-9}\) кг) при скорости 3000 км/с (3000 км/с = \(3 \times 10^6\) м/с), можно использовать формулу кинетической энергии:
\[ E = \frac{1}{2} m v^2 \]

Подставляем значения:
\[ E = \frac{1}{2} \times 1 \times 10^{-9} \text{ кг} \times (3 \times 10^6 \text{ м/с})^2 \]
\[ E = \frac{1}{2} \times 1 \times 10^{-9} \times 9 \times 10^{12} \]
\[ E = 4.5 \times 10^3 \text{ джоулей} \]

### Перевод в тротиловый эквивалент:
1 тонна тротила взрывается с энергией приблизительно \(4.184 \times 10^9\) джоулей. Таким образом, энергия в тротиловом эквиваленте:
\[ E_{\text{тротил}} = \frac{4.5 \times 10^3 \text{ джоулей}}{4.184 \times 10^9 \text{ джоулей/тонну}} \]
\[ E_{\text{тротил}} \approx 1.075 \times 10^{-6} \text{ тонн тротила} \]
\[ E_{\text{тротил}} \approx 1.075 \text{ грамм тротила} \]

[свернуть]

### Вывод:
Пылинка массой 1 микрограмм (миллионная часть грамма) при скорости столкновения 3000 км/с будет иметь энергию, эквивалентную взрыву примерно 1.075 грамма тротила. Это значительная энергия для столь малой массы, подчеркивающая опасности высокоскоростных столкновений в космическом пространстве.

Короче, такая невидимая глазу пылинка пробивает примерно сантиметровый стальной лист. А если частица побольше? Или если облако таких частиц встретится? Как планируете защищаться? Тем более как защитить огромное колесо с искусственной гравитацией?

[torazurey]

Короче, такая невидимая глазу пылинка пробивает примерно сантиметровый стальной лист. А если частица побольше? Или если облако таких частиц встретится? Как планируете защищаться? Тем более как защитить огромное колесо с искусственной гравитацией?

Вопрос серьезный. Требующий решения.
Возможные решения.

1. Многослойная экранно-вакуумная изоляция (МЭВИ). Этот метод используется для защиты от теплового воздействия и космической пыли и включает применение многослойных экранов, которые могут отражать и поглощать энергию ударов микрометеоритов.
2. Электростатический экран: Предложен как один из способов защиты от заряженных частиц высокой энергии и мелких метеоритных частиц. Экран создает электростатическое поле, которое может отклонять заряженные частицы, предотвращая их столкновение с кораблем.
3. Противометеоритные экраны: Изготовлены из особо прочных композитных материалов, эти экраны способны выдерживать удары мелких космических частиц и защищать внутренние структуры космического аппарата.
4. Системы раннего обнаружения: Использование телескопов и других сенсорных систем для раннего обнаружения и отслеживания траекторий метеоритов и астероидов, что позволяет кораблю заранее корректировать курс для избежания столкновений.
5. Исследовательская аппаратура: Разработка специализированных приборов для изучения физических характеристик микрометеоритов, что может помочь в разработке более эффективных защитных систем.
6. Использование природных барьеров: Возможность использования лунной или марсианской пыли для создания защитного слоя вокруг корабля во время длительного пребывания в космическом пространстве.

Эти методы могут быть использованы в различных комбинациях для обеспечения максимальной защиты Корабля Поколений от потенциальных угроз, связанных с космической пылью и микрометеоритами.

Пишите свои мысли относительно этого. Предлагайте еще варианты.

[Дем]

Короче, такая невидимая глазу пылинка пробивает примерно сантиметровый стальной лист. А если частица побольше?

Ну так решение давно известно. Делаем тонкий (толщиной с частицу) экран - пробивая который частица испаряется. А следующий такой же экран останавливает полёт образовавшегося газа.
Ну а если встретился реальный булыжник - то значит не повезло. Надо делить колесо на герметичные секции.

[simple]

Можно пренебречь - порядка секунды в час

да я посчитал, совсем смешные цифры

[simple]

прям простенький набросок

Вы не можете просматривать это вложение. Вы не можете просматривать это вложение.
диаметр 2100 по внутренней стороне, ширина 400 толщина 100, 24 блока 15 градусов, просто посмотреть плотность канатов  - 81 канат на 1 блок толщиной метр