# Космический корабль на орбите Земли видимый невооруженным взглядом и его полет на Марс:)

Всем привет! В процессе написания рассказа задумался  над реалистичностью литературных описаний. Например какого размера должен быть условный звездолет, висящий на орбите нашей Земли, чтобы его было видно с поверхности невооруженным глазом (без оптических приборов).

Чтобы космический корабль, находящийся на низкой околоземной орбите (примерно 400–500 км над Землёй, как МКС), был виден с поверхности Земли не просто как светящаяся точка, а именно с различимыми контурами, его размеры должны быть весьма внушительными.

Рассчитаем приблизительный размер: 

- Разрешающая способность человеческого глаза примерно равна 1 угловой минуте (1/60 градуса = примерно 0,017 градуса или 0,00029 радиан).
- Если корабль находится на типичной низкой околоземной орбите (400 км = 400 000 м), то его минимальный линейный размер для различения контуров составит:
D=L×θD = L \times \thetaD=L×θ
где:
- DDD – размер объекта в метрах
- LLL – расстояние до объекта в метрах
- θ\thetaθ – разрешение человеческого глаза в радианах

Подставим числа:
D=400 000 м×0,00029=116 мD = 400\,000\,м \times 0,00029 = 116\,мD=400000м×0,00029=116м
Таким образом: Минимальный размер корабля на орбите около 400 км, чтобы различать его контуры (не просто яркую точку, а хотя бы очертания), должен быть порядка 100–120 метров.

Для сравнения возьмем размеры МКС (Международная космическая станция): 

около 109 метров в длину и 73 метров в ширину, её можно различить      только как очень яркую светящуюся точку, не различая формы и деталей. Думаю из вышесказанного можно сделать вывод, что для комфортного наблюдения и четкой формы размеры должны быть метров 200-300, чтобы быть различимым с Земли именно по контурам невооружённым глазом.

Прикинем примерную массу и объем такого корабля!  

1. Оценка объёма и массы:

Возьмём примерные габариты для расчёта:

• Длина: 250 метров
• Ширина: 50 метров
• Высота: 50 метров

Объём корабля грубо можно представить в виде вытянутого цилиндра или призмы:

V=250 м×50 м×50 м=625 000 м3V = 250\,м \times 50\,м \times 50\,м = 625\,000\,м^3V=250м×50м×50м=625000м3 

Реальный объём полезного пространства будет существенно меньше (из-за внутреннего устройства, переборок и т.п.), поэтому возьмём полезный объём примерно 10–20% от полученного, то есть:

Vполезный≈62 500–125 000 м3V_{полезный} \approx 62\,500–125\,000\,м^3Vполезный≈62500–125000м3 

2. Оценка средней плотности:
Рассмотрим реальные примеры:  Средняя плотность космических станций и крупных кораблей (например, МКС) низкая — от 0,1 до 0,3 т/м³. Это связано с тем, что внутри много пустот и лёгких материалов. Возьмём среднюю плотность примерно 0,2 т/м³ (200 кг/м³) для крупного корабля, где учитываются пустоты, лёгкие сплавы и композитные материалы.

3. Приблизительный расчёт массы:
M=Vполезный×плотностьM = V_{полезный} \times плотностьM=Vполезный×плотность
Подставим числа:
- Нижний предел массы:
Mmin=62 500 м3×0,2 т/м3=12 500 тM_{min} = 62\,500\,м^3 \times 0,2\,т/м^3 = 12\,500\,тMmin=62500м3×0,2т/м3=12500т
- Верхний предел массы:
Mmax=125 000 м3×0,2 т/м3=25 000 тM_{max} = 125\,000\,м^3 \times 0,2\,т/м^3 = 25\,000\,тMmax=125000м3×0,2т/м3=25000т
Таким образом, приблизительная масса корабля такого размера будет от 12 500 до 25 000 тонн.

Для сравнения с известными объектами:
- Масса МКС: примерно 420 тонн, длина около 109 метров.
- Масса авианосца типа «Нимиц»: около 100 000 тонн, длина около 333 метров, плотность значительно выше, чем у космических кораблей.

Итоговый вывод:
Для корабля, чётко различимого с Земли по контурам и длиной около 200–300 метров, ориентировочная масса может составлять десятки тысяч тонн (10 000–30 000 тонн) при использовании современных и перспективных материалов и технологий. Это соответствует огромному сооружению, существенно превосходящему по массе и размерам современные орбитальные станции, и потребует значительных технических и ресурсных затрат на строительство и поддержание на орбите.

Рассмотрим параметры корабля с размерами около 250 × 50 × 50 метров и массой около 25 000 тонн, способного чётко различаться с Земли невооружённым глазом, и прикинем:

• Экипаж.
• Полезную загрузку.
• Возможность осуществить полёт на Марс.

Экипаж:  Экипаж крупного космического корабля зависит от целей миссии, автономности корабля и необходимого уровня комфорта.

Ориентировочные параметры: 

- Обитаемая зона корабля (жилые отсеки, лаборатории, технические помещения) займёт примерно 20% общего полезного объёма (ранее оценён в 62 500–125 000 м³). Возьмём средний показатель:

Vобитаемый≈80 000 м3V_{\text{обитаемый}} \approx 80\,000\,м^3Vобитаемый≈80000м3

На одного члена экипажа при длительном полёте к Марсу (6 месяцев в один конец минимум) потребуется объём:

- Минимальный комфорт: 100–150 м³/человека

- Нормальный комфорт (с учётом зон отдыха, тренировочных залов, отсеков питания): около 300 м³/человека

Рассчитаем:

Экипаж=80 000 м3300 м3/чел.≈267человекЭкипаж = \frac{80\,000\,м^3}{300\,м^3/чел.} \approx 267 человек/ Экипаж=300м3/чел.80000м3≈267человек

• При минимальных стандартах (150 м³/чел.): 533 человека
• Реалистичный сценарий: 200–300 человек на длительный полёт с комфортом.

Таким образом, оптимальный экипаж около 250 человек.

Полезная загрузка — масса оборудования, грузов и ресурсов, перевозимых кораблём.

Оценим параметры корабля массой 25 000 тонн:

• Конструкция и силовая установка обычно занимают 60–70% массы.
• Оставшиеся 30–40% отводятся на полезную нагрузку (топливо, вода, кислород, продукты, оборудование и т.д.).

Приблизительный расчёт полезной нагрузки (35% от общей массы):

25 000 т×0,35=8 750 т25\,000\,т \times 0,35 = 8\,750\,т25000т×0,35=8750т

• Из них примерно 50% (около 4 000 тонн) уйдёт на топливо (например, жидкий метан и кислород для многоразового корабля типа Starship).
• Оставшиеся 4 750 тонн будут использованы для воды, еды, оборудования, запасов на жизнеобеспечение и научной аппаратуры.

Таким образом, примерная полезная загрузка:

• Всего: ~ 8 750 тонн
• После вычета топлива: около 4 500–5 000 тонн полезных грузов и припасов

Полёт на Марс требует выполнения следующих условий:

• Длительность миссии: минимум 1,5–3 года (дорога туда 6–9 месяцев, пребывание на Марсе от нескольких месяцев до года, обратный путь 6–9 месяцев).
• Автономность и системы жизнеобеспечения.
• Защита от радиации и микрометеоритов.
• Двигательная установка с запасом топлива.

Рассмотрим эти факторы:

Получается космический корабль с нашими габаритами вполне долетит до Марса если будет иметь достаточно мощные двигатели и возможность дозаправки в космосе.