Заметки о космической фантастике

Минус — низкая мощность: конечно, техника не стоит на месте и КПД постоянно растёт, но даже с фантастическим КПД в 50 % (нынче рекорды — около 30 %) потребуются целые поля, чтобы обеспечить энергией Звезду смерти. Вот, например, относительные размеры панелей на МКС (плохо заметные пластины в центре — это радиаторы:

Эти поля, разумеется, будут очень уязвимы для космического мусора и подлых врагов. Кроме того, уже за орбитой Марса толку от солнечных батарей становится немного: эффективность их падает пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Уехали вдвое дальше — энергии получаете вчетверо меньше.

Кроме того, панели уязвимы для космической пыли и термических нагрузок — последнее справедливо для околоземных орбит, где аппарат попеременно летает то в тени, то на солнце. Из-за изменений температуры его конструкции расширяются и сжимаются, что постепенно приводит к разрушению. Кроме того, при перегреве эффективность фотоэлементов падает.

3. Топливные элементы. В сущности, это обычный генератор, разве что работает он всё-таки не на бензине, а обычно на водороде. Для небольших кораблей наряду с аккумуляторами — самое то.

2. Радиоизотопные источники электричества. Не уступает по популярности солнечным батареям, но используется для полётов в дальний космос, то есть там, где солнечные батареи бесполезны. «New Horizons», «Пионеры», «Вояджеры» — все эти зонды использовали радиоизотопные термоэлектрические генераторы (есть, впрочем, и другие виды, помимо термоэлектрических). В отличие от АЭС, это устройство использует энергию не цепной реакции, а естественного деления ядер. Как результат — низкая мощность и большое время работы, по сравнению с которым даже аккумулятор Nokia 3310 годится в айфоны. Для автоматических зондов, впрочем, мощности хватает, тем более что установка вполне компактна. Взорваться РИТЭГ не может, а вот порадовать экипаж серьёзной дозой радиации при разрушении корпуса — ещё как.

3. Ядерный реактор. Тут надо понимать, что стандартный ядерный реактор, вообще говоря, получает электричество тем же самым путём, что и любая ТЭЦ, то есть разогревает воду до состояния пара и крутит этим паром турбины. В космосе это малоприменимо из-за описанных выше проблем с охлаждением: на Земле можно построить градирню (это те самые огромные башни АЭС, из которых валит «страшный дым», который на самом деле пар) или использовать водоёмы, в космосе — извините. Поэтому применяют термоэлектрические преобразователи — фактически то же самое, что и в РИТЭГах, только мощность выше.

Естественно, есть концепты и даже реальные прототипы АЭС относительно небольших размеров. Более того, экспериментальные ядерные реакторы — например, SNAP-10A или советский «Бук» — уже выводились на орбиту и нормально там работали, а сейчас в США разрабатывается реактор Kilopower для работы на Марсе. Смысл они имеют в основном в случае энергообеспечения Звёзд смерти и баз на пыльных тропинках далёких планет, особенно того же Марса, где нет ни нефти, ни угля, да и воды тоже нет. Для небольших кораблей это всё равно что гоняться с кувалдой за тараканами.

ЖизнеОбеспечение Пилотируемого Аппарата.

Это целый комплекс самых разных устройств. Назначение у них у всех, как сообщает капитан Очевидность, заключается в поддержании определённых условий внутри корабля, чтобы тушки космонавтов долетели до цели в более-менее живом состоянии, и опционально не испытывали в ходе полёта неприятных ощущений. Для этого у нас есть целый ГОСТ 28040-89 (да, всё стандартизированно). Ну и по порядку:

1. Системы обеспечения газового состава атмосферы. Это не только регенерация кислорода: это удаление из воздуха углекислого газа и пыли, контроль утечек, контроль примесей, например, дыма, и так далее. На одного человека требуется в среднем 0,96 кг кислорода в день.

Вариантов его пополнения на борту несколько. Первый и самый очевидный — это баллоны со сжиженным кислородом, привозимые с Земли. Именно на этом строились системы жизнеобеспечения практически на всех пилотируемых кораблях. Кроме того, в любом случае всё равно запас кислорода следует держать на борту — на случай отказа других систем. Второй способ, применяемый ныне на МКС — это электролиз воды, которая разлагается на водород и кислород. Он достаточно эффективен и несложен, хотя требует затрат электроэнергии.

Прибор для электролиза воды, на испытательном стенде.

Третий — это полностью замкнутый цикл, но о нём чуть позже.

Помимо углекислого газа, воздух может загрязняться микропримесями — метаном, угарным газом, углеводородами, аммиаком, озоном и так далее. Всё это удаляется с помощью сорбционно-каталитических процессов (просто выбросить грязный воздух в форточку не выйдет), т. е. воздух прогоняется через фильтр, заполненный химпоглотителем и катализатором, после чего возвращается обратно в комнаты, а фильтрующие вещества после отработки ресурса выбрасываются в космос. Люди — они такие, мусорят везде, где могут.