Как выключить негодяям солнце (бонус к 1-2 главам БПвБИ)

Цикл бонусных материалов к книге продолжается.

Как выключить негодяям солнце без регистрации и смс

В некотором роде, спойлер к первой главе, но правда открывается очень быстро. И для любителя фантастики со стажем догадаться не должно быть сложно. Потому что вся хитрость заключается в существовании точек либрации (они же точки Лагранжа).

В космосе все всегда движется. Если вы рассыпаете облако пыли в межпланетном пространстве, оно очень быстро перестает быть облаком. Мало того, что частицы изначально разлетались с определенной скоростью, они еще и падать в местную гравитационную яму будут по-разному. Согласно закону Кеплера, квадрат периода вращения по орбите пропорционален кубу большой полуоси. Набегающая разница уже на следующем витке размажет облако в кляксу. Если в поле сил тяготения выставить несколько объектов вдоль одного исходящего из центра луча, они не останутся в таком состоянии, а размажутся вдоль орбиты.

Но если вы находитесь в поле силы тяжести двух тел (звезды и планеты в нашем случае), все не так однозначно. Повесить третье тело так, чтобы оно оставалось неподвижным относительно оси, направленной от звезды к планете, можно пятью способами. Три из них, лежащие на этой оси, очевидны, если знать простую теорему.

Если на отрезке AB функцияf(x) непрерывна и монотонно убывает, а функция g(x) непрерывна и монотонно возрастает, при этом f(A)>g(A) и f(B)<g(B), то существует точка C, принадлежащая отрезку AB, такая, что f(C) = g(C).

Отражение того наглядного геометрического факта, что диагонали выпуклого четырехугольника пересекаются. И вообще любые две кривые, соединяющие противоположные вершины четырехугольника и лежащие внутри него, пересекаются.

Какое отношение это имеет к нашей задаче? В системе отсчета (вращающейся), ось которой направлена от звезды к планете, на третье тело действуют три силы: притяжение звезды, притяжение планеты, центробежная. Чтобы тело могло долгое время оставаться неподвижным, сумма трех сил должна быть равна нулю. Силы складываются как векторы. То есть, для точки на оси «звезда-планета» надо, чтобы сумма сил, направленных к звезде, была равна по модулю сумме сил, направленных от звезды. На отрезке оси «звезда-планета» притяжение звезды направленно к ней и монотонно убывает, а две другие силы направлены от звезды и монотонно возрастают, значит, их сумма тоже. Точка, где сумма трех сил равна нулю, существует и называется L1. Составив и решив уравнение, можно получить координаты этой точки. Аналогично находятся точки L2 и L3. L4 и L5 менее интуитивны, их существование обусловлено тем, что сила притяжения тела направлена к его центру, но вращается все система вокруг общего центра масс планеты и звезды, и центробежная сила направлена уже из этой точки. В любом случае, нас интересует именно L1.

Итак, две «гравитационные ямы» формируют пять дополнительных. Строго говоря, две ямы (L4, L5) и три точки неустойчивого равновесия(L1, L2, L3). Но равновесие неустойчиво лишь по оси «звезда-планета». И если в L1 рассыпать пыль перпендикулярно ей, каждая частица облака может осесть на устойчивой орбите. Поставленная таким образом завеса будет медленно расползаться, но как раз вдоль той оси, по которой идет свет. Поверхностная плотность будет оставаться стабильной долгое время, что открывает возможность для блокировки нужной части падающего на планету света. Возможность интересна как в мирных целях (остудить слишком горячую планету, чтобы жить на ней), так и в военных (выключить негодяям солнце).

Разумеется, облако рассосется гораздо быстрее, если в самой точке случится что-нибудь, выводящее систему из неустойчивого равновесия. Например, ядерный взрыв.

Десантный модуль «Хулигана»

Современный космодром представляет собой душераздирающее зрелище. 60-метровая 700-тонная башня выводит на низкую опорную орбиту 23,7 тонны. Один раз. Для следующего спутника нужно строить полностью новую башню. А чтобы три человека смогли метнуться кабанчиком до Луны и обратно, им нужна 110-метровая 3000-тонная башня. Почувствуйте вес. И отношение полезной нагрузки к общей массе. Очень хреновое для сколь-нибудь серьезного грузооборота.

Такое соотношение берется из «кошмара формулы Циолковского». Ракета должна разгонять свое топливо. И, что гораздо хуже, топливные баки. Баки с жидким водородом или кислородом просто огромны. И весят соответственно (поэтому все ракеты многоступенчатые – разгонять пустые баки дураков нет). И денег стоят гораздо больших, чем само по себе топливо. И не используются повторно в одноразовых ракетах. В чем ведь секрет энергии кота Бориса успеха Илона Маска? Тонна жидкого кислорода стоит 100 баксов. Тонна керосина – 670. Полная заправка первой ступени Falcon 9 – 107,5 тысяч долларов. Пренебрежимо мало на фоне общей цены запуска. В основном деньги уходят на дорогие конструкционные материалы, которые должны будут работать в экстремальных условиях. Поэтому повторное использование любых компонентов вплоть до обтекателя позволяет резко удешевить процесс. При условии достаточно простого техобслуживания конечно. Основная проблема "Шаттла" заключалась в том, что межполетное ТО стоило дороже новой ракеты и занимало слишком много времени. Но уже у Falcon 9 такой проблемы нет. Полностью многоразовая ракета, если ее обеспечат достаточно плотной загрузкой, может летать фактически по цене самолета… ну, так думает Маск и его фанклуб. Поскольку у нас научная фантастика, материаловедение продвинулось вперед, надежность двигателей возросла и TWR улучшилось, ничто не мешает летать на орбиту самолетами. Тем более ядерными самолетами, которые позволяют сильно экономить реактивную массу. «Дельта» из «Вместо приветствия» была именно такой. Десантный модуль «Рыжего Хулигана» за 180 лет ушел от нее вперед количественно, но совершенно не изменился качественно.

P.S. Детализация по структуре себестоимости современных ракет здесь.