Космическая станция «Цилиндр О'Нилла»

Космическая станция «Цилиндр О'Нила» (Остров III), предложенная физиком Джерардом О’Ниллом - это вращающаяся космическая колония, состоящая из двух соединенных цилиндров длиной около 32 км и диаметром около 6.4 км, создающих искусственную гравитацию за счет вращения. Каждый цилиндр имеет три чередующихся участка с окнами и зеркалами для естественного освещения, а также три «земных» участка. Для обеспечения жизни в долинах используется солнечный свет, а материалы для строительства планируется брать с Луны. 

Основные характеристики станции:

Форма: Два цилиндра, соединенные внешней осью. 

Размеры: Длина - около 32 км, диаметр – около 6.4 км. 

Внутреннее устройство: Три участка с полосами-окнами и три с внешними зеркалами, создающие цикл дня и ночи, а также три долинных участка для жизни. 

Искусственная гравитация: Создается вращением цилиндров. 

Освещение: Естественный солнечный свет, поступающий через окна и зеркала. 

Материалы: Предполагается, что станция будет построена из материалов, добытых на Луне. 

Принцип работы:

Вращение: 
Цилиндры вращаются вокруг своей оси, создавая центробежную силу, имитирующую земную гравитацию.

Скорость вращения цилиндров, по расчётам, — около 40 оборотов в час, чтобы имитировать обычное земное притяжение

Освещение: 
Система зеркал и окон направляет солнечный свет внутрь цилиндров, освещая внутренние пространства и создавая цикличность дня и ночи, как на Земле. 

Энергия: 
Солнечная энергия используется для жизнедеятельности долин. 

Население: 
Внутри каждого цилиндра может проживать несколько миллионов человек.

Структура внутренней среды:

Каждый цилиндр разделен на шесть участков: три участка «земли» и три прозрачных окна, которые чередуются.

Внешние кольца цилиндров - это конструкции, которые, по идее физика, предназначены для ведения сельского хозяйства.

В цилиндре искусственный день и ночь создаются с помощью большой системы зеркал, установленных снаружи цилиндра, которая поворачивается, чтобы имитировать движение Солнца по небосводу, плавно регулируя интенсивность света, рассвет, день, закат и продолжительность светового дня. Это позволяет управлять также погодой, сезонным циклом. 

Как это работает: 

Система зеркал: 
Снаружи цилиндра размещаются зеркала, которые отражают солнечный свет внутрь, создавая искусственное освещение.

Контролируемое вращение: 
Зеркала плавно вращаются, имитируя движение Солнца по небосводу.

Имитация цикла: 
Поворачивая зеркала, можно создавать искусственный рассвет, обеспечивать плавное прохождение Солнца по небосводу в течение всего дня и имитировать закат.

Регулировка продолжительности дня: 
Угол наклона зеркал может регулироваться, что позволяет управлять продолжительностью дня.

Управление климатом: 
Помимо освещения, изменение угла наклона зеркал позволяет регулировать сезонные циклы, температуру воздуха, влиять на погодные условия.

Искусственная гравитация в цилиндре О'Нила создается благодаря центробежной силе, возникающей при вращении. Жители внутренней поверхности цилиндра ощущают, как будто на них действует сила притяжения, направленная к внешней стене, аналогично земной гравитации, хотя на самом деле это инерционное воздействие. 

Как это работает:

Вращение: 
Цилиндр вращается вокруг своей оси. 

Центробежная сила: 
Из-за вращения все объекты внутри цилиндра подвергаются воздействию центробежной силы, которая стремится отбросить их наружу. 

Имитация гравитации: 
На внутренней поверхности цилиндра эта сила ощущается как сила притяжения к внешней стене. Скорость вращения и радиус цилиндра подбираются таким образом, чтобы имитировать земную гравитацию. 

Нулевой суммарный момент импульса: 
Два одинаковых цилиндра, вращающихся в противоположных направлениях, соединенных вдоль оси, создают нулевой суммарный момент импульса. Это устраняет гироскопические эффекты, которые могли бы затруднять управление станцией. 

Ощущения жителей: 

При вращении жители могут ощущать легкое отклонение падающих предметов и замечать направление вращения, особенно при резком повороте головы.

Эффект Кориолиса (действие на внутреннее ухо) при низкой скорости вращения практически не ощущается, и морская болезнь практически отсутствует.

Центральная ось:

В центральной части цилиндра располагается ось, где присутствует невесомость. Эта зона может предназначаться, использоваться для обслуживания, перемещения по цилиндру, и других нужд.

В центральной оси присутствует невесомость, поскольку это место, где не создается искусственная сила тяжести. Сама станция вращается, чтобы генерировать искусственное тяготение для жизни обитателей на внутренней поверхности цилиндра, а ось является центром этого вращения, где центробежные силы отсутствуют или сводятся к минимуму. 

Подъём, восхождение вверх по высочайшим холмам или горам позволит человеку добраться в зону пониженной гравитации, что позволит невесомо воспарить ввысь, словно птица.

Почему так происходит: 

Центробежная сила: 
"Цилиндр О'Нилла" вращается, что создает центробежную силу, имитирующую гравитацию. Эта сила действует от центра вращения к внешней стороне, прижимая всё к внутренней поверхности цилиндра.

Нулевой центр: 
В центральной оси, которая является точкой вращения, центробежная сила практически отсутствует. Люди и предметы, находящиеся там, не подвержены воздействию искусственной гравитации станции.

Для чего нужна центральная ось:

Переход между зонами станции.

Центральная структура: 
В оси может располагаться несущая конструкция для поддержки всей станции, а также системы жизнеобеспечения и транспорта.

В этой космической станции день и ночь длились бы приблизительно одинаково, так как цилиндр вращался бы вокруг своей оси, создавая аналогичный Земному 24-часовой цикл с 12 часами дня и 12 часами ночи для имитации земных условий на поверхности. 

Согласно одному из предположений, в цилиндре могут образовываться облака и идти дожди, но только при условии достаточной влажности и разницы температур по высоте.

При этом отмечается, что из-за эффекта Кориолиса в цилиндре не будет сильных штормов.