Космическая станция Стэнфордский тор

Стэнфордский тор - проект вращающейся кольцевой космической станции диаметром около 1,8 км, предложенный в 1970-х годах специалистами Стэнфордского университета. Для создания искусственной гравитации тор вращается со скоростью 1 оборот в минуту, имитируя земные условия для проживания людей в жилых зонах, напоминающих долины, обеспеченных солнечным светом с помощью системы зеркал. В центре станции расположена неподвижная ступица, служащая стыковочным узлом для космических кораблей. 

Основные характеристики космической станции:

Форма: Кольцо (тор). 

Диаметр: Примерно 1,8 км (1790 м). 

Вращение: Обеспечивает искусственную гравитацию, имитируя земное притяжение, за счёт центробежной силы. Скорость вращения составляет 1 оборот в минуту. 

Жилые зоны: Внутреннее пространство тора предназначено для создания искусственной экосистемы с парками, сельским хозяйством и жилыми кварталами. 

Освещение: Солнечный свет подаётся внутрь станции через систему зеркал. 

Центральная ступица: Неподвижная часть станции, соединённая со спицами-коридорами, где осуществляется стыковка космических кораблей и размещаются коридоры, шлюзы, производственные цеха предприятий и компаний. 

Расположение: В качестве места для размещения предлагалась точка Лагранжа L5 системы Земля-Луна. 

Численность населения: 10 000 человек.

Общая масса: 10 миллионов тонн (включая радиационную защиту (95% общей массы), среду обитания и атмосферу).

Диаметр: 1790 м.

Окружность: 5623,45 м.

Вращение: 1 оборот в минуту .

Температура: 23 ± 8 °C

Радиационный экран (не вращающийся): 1,7 метра сырой лунной почвы.

Компоненты:

Жилая труба (собственно тор) диаметром 130 м. 2/3 ее поверхности состоит из алюминиевых пластин, а оставшаяся 1/3 заполнена стеклянными окнами, установленными на алюминиевых ребрах, для того чтобы солнечный свет мог проникать внутрь тора.

Невращающееся главное зеркало, направляющее солнечный свет на центральную ступицу.

Центральный узел диаметром 130 м. Вторичные зеркала вокруг центрального узла направляют солнечный свет в сторону жилого туннеля.

Сфера изготовления (невращающаяся), соединённая с южным полюсом центрального узла, диаметром 100 м. Она также соединена с солнечной батареей и радиатором жилого модуля.

Стыковочный модуль (невращающийся), соединенный с Северным полюсом центрального узла, диаметром 15 м и длиной 60 м.

Спицы: 6 спиц диаметром 15 м, соединяющих центральную ступицу с жилой трубой. Они оснащены лифтами, силовыми кабелями и теплообменными трубами между тором и ступицей. 

Распределение площади и объема:

Окружность самого тора (всего около 5600 м) будет разделена на 6 секций равной длины. Три из них будут использоваться для сельского хозяйства, а оставшиеся 3 - для жилых нужд. Сельскохозяйственные и жилые секции будут чередоваться. Центральная равнина будет проходить по всей длине тора. Чтобы сэкономить место, сооружения будут располагаться террасами над изогнутыми стенами тора, в то время как многие коммерческие объекты (такие как крупные магазины, предприятия легкой промышленности или механические предприятия) будут находиться ниже уровня центральной равнины. Согласно данным, включенным в исследование, пол равнины будет составлять около 1/4 диаметра трубы над дном тора, и каждая спица будет соединяться в центре одной из 6 секций.

Внешний вид тора Стэнфорда, в котором удалены некоторые из радиационно-защитных зеркал, чтобы показать внутреннее пространство:

Космическая станция в разрезе:

Тор, расширяющийся дополнительными архитектурными соединениями:

Точки Лагранжа (L-точки) системы Земля-Луна были выбраны в качестве места для размещения проекта «Стэндфордский тор» (Stanford torus) из-за нейтрализации силы тяжести. Точки Лагранжа - это области в космосе, где объединённые гравитационные силы двух массивных тел (например, Земли и Луны) равны центробежной силе, ощущаемой намного меньшим третьим телом. Это позволяет космическому аппарату оставаться в точке равновесия, не испытывая воздействия гравитации.

В системе Земля-Луна существует пять точек Лагранжа (L-точек), где гравитационные силы двух объектов уравновешиваются центробежной силой, позволяя третьему телу с пренебрежимо малой массой оставаться относительно неподвижным. Коллинеарные точки (L1, L2, L3) лежат на прямой, соединяющей Землю и Луну, а точки L4 и L5 располагаются в вершинах равносторонних треугольников, образованных центрами Земли и Луны, и являются наиболее стабильными. 

Коллинеарные точки (L1, L2, L3) 

L1:
Находится между Землей и Луной. Это место может служить как пересадочный узел для космических станций или как место для размещения орбитальных обсерваторий, наблюдающих за Солнцем, благодаря постоянной связи с Землей.

L2:
Расположена на линии Земля-Луна, за обратной стороной Луны. Идеальное место для космических телескопов, поскольку Луна защищает их от помех с Земли, а также для размещения ретрансляторов, например, для связи с аппаратами на обратной стороне Луны.

L3:
Лежит на той же линии, но далеко за Землей, на противоположной стороне от Луны. Является частым местом действия в научной фантастике.

Троянские точки (L4, L5) 

L4 и L5: Расположены в вершинах равносторонних треугольников, образованных Землей и Луной. Эти точки являются наиболее стабильными, что делает их подходящими для размещения космических станций, которые не требуют активного позиционирования для удержания на месте.

Точки Лагранжа системы Солнце-Земля.

В системе Солнце-Земля существует пять точек Лагранжа (L1-L5), которые являются местами в космосе, где гравитационные силы Солнца и Земли уравновешиваются, позволяя объектам с небольшой массой оставаться в стабильном положении относительно этих тел. Точки L1, L2 и L3 коллинеарны (находятся на одной линии с Солнцем и Землей), тогда как L4 и L5 являются "троянскими" и лежат на 60° впереди и позади Земли на ее орбите. L1 идеальна для солнечных наблюдений, L2 -  для космических телескопов, таких как "Джеймс Уэбб", благодаря полутени Земли, а L4 и L5 - это стабильные точки, которые могут использоваться для размещения космических станций. 

Описание точек Лагранжа:

L1 (между Солнцем и Землей):
Эта точка расположена между Солнцем и Землей и подходит для размещения аппаратов, наблюдающих за Солнцем, поскольку они имеют постоянный вид на светило и находятся близко к Земле для передачи данных. 

L2 (за Землей, дальше от Солнца):
Эта точка используется для размещения космических телескопов и обсерваторий. Земля находится в полутени, что позволяет аппаратам получать солнечную энергию, но при этом избегать прямого солнечного света для проведения наблюдений глубокого космоса. 

L3 (за Солнцем, с противоположной стороны от Земли):
Эта точка находится на линии, соединяющей Солнце и Землю, но на противоположной стороне от Солнца. 

L4 и L5 (троянские точки):
Эти точки находятся на орбите Земли, опережая ее на 60° (L4) и отставая на 60° (L5). Они считаются наиболее стабильными, и их названия происходят от "троянских астероидов", находящихся в аналогичных точках Лагранжа у Юпитера. Эти точки также могут использоваться как пересадочные станции для космических путешествий. 

Применение точек Лагранжа:

Космические телескопы:
Точка L2 идеальна для размещения телескопов благодаря защите от солнечного света и удобной связи с Землей. 

Космические станции:
Стабильные точки L4 и L5 могут служить платформой для длительного размещения космических станций. 

Наблюдения за Солнцем:
Точка L1 подходит для аппаратов, предназначенных для изучения Солнца.