Заметки о космической фантастике

Возникает очевидный вопрос — а как, простите, эта штука управляется? Ладно ещё в атмосфере, там можно использовать аэродинамические поверхности, но в космосе воздуха нет и рули бесполезны. Поворачивать там в локальном масштабе нужно маневровыми двигателями, коих на артах обычно не наблюдается. Либо, если мы говорим об X-wings, такой вариант: снижать тягу на правых двигателях и повышать на левых, по аналогии с танком. Однако обеспечить маленький радиус разворота такой метод неспособен.

Давайте представим себе истребитель, который должен взорвать Звезду Смерти. Вот он подлетает к ней (предположим, операторы зенитных орудий поголовно маются похмельем и не замечают опасности) и должен повернуть, чтобы не врезаться в обшивку вражеского дредноута. Самолёт в такой ситуации ляжет набок и изменит угол тангажа с помощью рулей высоты, у космолёта же есть три варианта:

1. Активировать на короткое (строго определённое) время боковой двигатель, придав кораблю вращение. Двигатель должен быть не убогим ионником, а чем-нибудь помощнее — от него требуется сообщить максимум импульса за минимум времени.

Когда же космолёт достигнет нужного угла, нужно активировать второй боковой двигатель, с другой стороны, чтобы погасить вращательный момент и выйти на новую траекторию.

2. Повернуть вектор тяги основного (маршевого) двигателя. Принцип тот же самый — сначала повернуть, сообщив вращение, потом повернуть в другую сторону, погасив это вращение. Обычно делается это с помощью сопла с изменяемой геометрией, как у самолётов с вертикальным взлётом.

3. Если у него два и больше двигателей, то по описанному выше методу — распределить тягу асимметрично и создать крутящий момент, которые повернёт аппарат.

В остальном, однако, авиационная компоновка вполне нормальна для космоплана, неважно, летает ли он в атмосфере или нет.

Терморегуляция.

Поддержание постоянной температуры в изолированном пространстве — задача достаточно нетривиальная, в первую очередь потому, что у космических кораблей большие проблемы с охлаждением. Да, вот такая фигня: несмотря на уж-жасный космический холод, корабль склонен скорее перегреваться, чем остывать.

Куда сбрасывать лишнее тепло и как? На Земле можно использовать естественный теплоноситель — воздух. Энергия передаётся ему через контакт с поверхностью (поэтому радиаторы должны иметь как можно большую площадь), а атмосферная циркуляция уносит прочь нагретый воздух, нагоняя взамен холодный. Однако в космосе воздуха нет, теплообмена, соответственно, тоже, и охлаждаться корабль может только собственным излучением по закону Стефана-Больцмана, а это далеко не самый эффективный способ остыть.

Но выбирать не приходится, так что радиаторы конструируются именно под охлаждение излучением. Вот, например, эти устройства на МКС:

Стоит отметить, что если солнечные батареи всегда направлены перпендикулярно потоку солнечного света, то радиаторы нужно направлять параллельно ему — чтобы они не перегревались.

Равновесная температура на земной орбите, то есть баланс между получаемым от солнца теплом и собственным излучением, равна примерно 279 К, или 6 С (для абсолютно чёрного тела, т. е. такого, которое поглощает всё получаемое тепло и ничего не отражает). Но это в случае, если мы рассматриваем какой-нибудь камень или мёртвую тушку космонавта, в которых не происходит никаких экзотермических процессов, на корабле же имеется тысяча и один источник тепла — живые тушки космонавтов, энергоустановка, электросистемы и так далее. В конечном итоге КПД всей этой системы едва достигает 25 % — это означает, что из четырёх закинутых в топку биг-маков лишь один используется для освещения, разгона, электропитания компьютеров и так далее, а остальные превращаются в тепло и нагревают корабль. Как перегнать это тепло в радиаторы? Использовать хладагент, вещество-теплоноситель.

В сущности, вся МКС — это один большой холодильник, где вода во внутреннем контуре охлаждается аммиаком во внешнем, после чего нагретый аммиак отправляется в радиаторы. Те, в свою очередь, пронизаны множеством трубочек, по которым он циркулирует, отдавая тепло внешней оболочке, а уже оттуда оно рассеивается в космос. Температура радиаторов составляет примерно 100–13 °C.

Совершенно очевидно, что в случае Звезды Смерти потребуются огромные площади охлаждающих панелей, и ещё более очевидно, что панели эти будут очень уязвимы перед нападением подлого врага. Ну в самом деле, одна ракета в основание — и целый пласт радиаторов улетает в космос. Да что там в основание, можно тем же ведром гаек продырявить панели, рассечь трубочки, и хладагент потечёт наружу. Он же ещё и под давлением, причём на МКС давление аммиака — 10 атмосфер. Если шальная пуля пробьёт трубопровод, фонтан будет знатный.

Помните, какая жара стояла в помещении для Заряжающих из «Билл, герой галактики»? То-то же.