Из чего кораблик строить?

В одном местном опусе прочитал про космические корабли с размерами, измеряемыми километрами, с толщиной обшивки, измеряемой метрами. Всё – дальше читать не смог. Нет, где-нибудь в далёкой-далёкой стране, где люди занимаются собирательством … ну ладно, не собирательством, разумеется, – сельским хозяйством, вот! Посредством палки-копалки. В такой стране эта версия как бы вопросов не вызвала бы… может быть. Однако у нас-то! Да нет, у нас тоже мимо ушей пропустили. Даже печально стало, но зато понятнее, почему некоторые странные передачки РЭН-ТВ находят своих поклонников. 

Ну, это я отвлёкся. Так что же с космическими кораблями? С ними всё очень сложно. Хорошо бы у профильных специалистов расспросить, но они правды не скажут – режим секретности не позволит. Придётся самому поскрипеть мозгами. Всё-таки кое-какие крохи информации перепадают, а ещё есть свой опыт по строительству кораблей, хоть и не космических. Всё охватить не получится, поэтому подумаем про обшивку… просто про обшивку корабля. Что она из себя может представлять? Обычно корреспонденты, делая большие глаза, говорят про «консервные банки», тонкую скорлупу… в общем – кошмар и убожество, особенно по сравнению с «бездной космоса» - ледяной, смертельной, враждебной, пугающей и пр. Короче, нагнетают на полную мощь своего таланта.

Самое забавное, что они где-то правы. Обшивка не может быть очень толстой, потому что она должна быть лёгкой. И даже в космосе, где невесомость, масса никуда не исчезает. Значит, одно уже понятно – обшивка должна быть лёгкой. А ещё какие требования предъявляются к обшивке? Если это понять, то можно разобраться, какой она должна быть. 

Итак, начнём, пожалуй.

Первое требование – прочность. То есть обшивка должна выдерживать все нагрузки, которые могут потенциально воздействовать на неё. Первое, что приходит в голову – перепад давления снаружи и внутри корабля. С этим достаточно просто – чем меньше расстояние между рёбрами жёсткости, тем меньше толщина. Второе. Если корабль разгоняется, то его части будут этому сопротивляться. То есть он будет гнуться, сжиматься, скручиваться и т.д. То есть рёбра жёсткости должны быть достаточного размера. Кроме того, обшивка работает вместе с этими рёбрами, а ещё прочность корабля обеспечивается его переборками, выгородками, деталями для крепления оборудования, элементами мебели и пр. То есть для прочности используется всё, что можно использовать. Поэтому просто так переоборудовать корабль не получится – для этого нужно знать, как работает его конструкция – вся! Второе – любое повреждение наружной обшивки означает не только потерю герметичности, но и потерю прочности корабля. То есть отремонтировать корабль совсем не просто. И даже залатанный корабль потеряет некоторые свои лётные характеристики.

Второе требование – теплоизоляция. Действительно температура внутри корабля не такая, как в открытом космосе. Здесь нужно учитывать, что конструкция корпуса не монолитна – любое ребро жёсткости является проводником тепла (холода). То есть нужна изоляция и она не просто должна греть, но и она не должна гореть. Причём, если корабль должен проходить через атмосферу, то возможно защищать придётся сам корпус корабля снаружи (вспомните плитки на челноках и на «Буране»). Вспоминаются так называемые «сэндвичевые» конструкции… возможно, но это ещё не всё.

Третье требование – защита от облучения. То есть, когда мы находимся на орбите планеты типа Земли, то всё хорошо, но как только мы выходим из-под защиты её магнитного поля, то всё – беда. Экипаж нужно защищать от космических лучей, которые здоровья не добавляют. Может ли это делать обшивка? Наверное – да, но вот нужно ли это – вопрос. Защиту может осуществлять и другое оборудование. Кстати, не нужно забывать и об особенностях собственного двигателя – он вполне может быть и ядерным. Это значит, что от него тоже нужно защищаться. Поэтому, хотя бы в ограниченном виде, но биозащита должна иметь место.

А теперь всё вместе. По ходу дела вспомним об остальных опасностях. Например, про метеориты, оружие, обломки и такие же предметы, которые могут нарушить целостность обшивки. Очевидно, что корабль – не танк и не крепость, поэтому толщиной здесь вопрос не решить. Значит, нужно решать иначе – средствами наблюдения и противодействия. То есть, например, генерируем вокруг корабля собственное магнитное поле и защищаемся от вредного облучения. Тщательно наблюдаем за пространством и отмечаем потенциально опасные объекты. Их либо обходим, либо уничтожаем. То есть, даже мирный корабль должен быть вооружён. Упомянув про комплексную защиту и наблюдение, сразу вспоминается существующая «умная» обшивка Су-57 новоявленного. Именно на этом, вполне земном летуне имеются и встроенные в обшивку радары, и датчики, контролирующие целостность конструкции. Нужно полагать, что это направление будет и впредь развиваться, в том числе и за пределы атмосферы.

Материалы. Про сталь и её сплавы скорее всего нужно забыть сразу и навсегда. Несколько больший оптимизм внушают сплавы на основе титана, но даже они – не совсем то, что нужно. Скорее всего обшивка кораблей будущего будет многослойной, комплексной конструкцией (возможно сотовой в некоторых слоях), изготовленной на основе модных «нанотехнологиях». При этом совсем не обязательно, что это будут металлы. Мне кажется, что полимеры здесь имеют все шансы сказать своё слово. В общем, космонавт, ставящий в космосе заплатку из банки из-под колы (видел такое в каком-то кино) в этом свете выглядит, как оглобля на «феррари». Мне представляется, что более реально будет выглядеть контроль с центрального поста управления за процессом автоматического замозатягивания дырки в наружной обшивке.