Игорь Барсуков "Астронавигатор. Введение в специальность"

ТС – Техническое средство

УКВ – Ультракороткие волны

ФЭП – Фотоэлектрический преобразователь

ЦГС – Центро-галактическая система координат

ЧС – Чрезвычайная ситуация

ЭДС – Электродвижущая сила

ЭН – Электронавигационный

ЭФЖ – Электронные формы жизни

ЯЭУ – Ядерная энергетическая установка

Используемые единицы измерения.

Данное пособие использует стандартные единицы измерений при подаче материала. Тем не менее, уточним определённые величины во избежание путаницы.

Единицы температуры:

Градус Цельсия 1°C, градус Кельвина 1°K.

0°C = 273°K, 100°C = 373°K.

Изменение на 1° в обеих системах одинаково.

Единицы давления:

Бар – одна стандартная атмосфера. Эталонное давление на поверхности СЖЧ-планеты.

1 бар = 100000 Паскаль (Па).

1 Па = 1 кг/ (м*с

)

Единицы расстояния:

1 километр (км) = 1000 метров (м).

1 миллистард (мсд) = 1 световая секунда = 299 792 458 м – расстояние пробегаемое светом за 1 секунду в невозмущённой среде.

1 стард (сд) = 1000 мсд = 2,004 астрономических единиц.

1 парсед (пд) = 100 000 сд = 1,02927 парсек (пк).

Единицы массы:

1 тонна = 1000 кг

Ms1 = 2*10

 кг – масса СЖЗ, стандартной обитаемой звезды класса G2V.

Mj1 = 2*10

 кг – масса газового гиганта типа Юпитер.

Me1 = 6*10

кг – масса СЖЧ, стандартной обитаемой планеты (земной тип).

Mm1 = 10

кг – масса минимальной луны (церера-тип).

Ma1 = 10

 кг – масса астероида (геката-тип).

Ma0,001 = M1Тт (одна тератонна).

Прочие:

эВ – электронвольт, единица энергии, используемая в ядерной физике.

1 эВ = 1,602*10

Джоулей (Дж).

Мах – скорость звука в среде, зависит от состава среды, показаний температуры и давления (см. таблицу 5.4, п.5.7).

1 g = 9,8 м/с

 – ускорение свободного падения, обусловленное силой тяжести на СЖЧ.

Глава 1. Развитие и назначение.

§1.1. Общие этапы развития космоплавания.

Экспансия.

История освоения космоса выходит за рамки введения в специальность судовождения. Бесчисленные века освоения пространства, героические рывки первых исследователей невозможно вместить в одну лекцию. На факультете судовождения история космоплавания представлена в краткой форме курса истории из перечня общеобразовательных дисциплин. Тем не менее, покорение пространства в разных системах происходит на общих принципах. Вне зависимости, является ли поселение колонией, выросшей до уровня государства, или частью расширяющегося союза миров, планетяне проходят следующие этапы развития (рис.1.1):

1. закрепление на поверхности;

2. поднятие орбитальной группировки спутников для улучшения связности и повышения информированности всех отраслей хозяйства;

3. построение наземных космопортов;

4. поднятие орбитального космопорта для приёма межзвёздных транспортов;

5. организация рудников и опорных баз на прочих небесных телах системы;

6. развитие межпланетного сообщения, увеличение внепланетных баз;

7. организация планетарной системы защиты от внешнего вторжения;

8. поднятие орбитальной системы защиты от внешнего вторжения;

9. организация собственных межзвёздных перелётов.

Данный процесс получил название «экспансия» и реализуется любой культурой, изредка перепрыгивая через некоторые пункты. К примеру, отсутствие межзвёздных контактов провоцирует исследования межзвёздных путешествий до полного освоения внутрисистемного пространства. Также на ход развития сильно влияют особенности звёздного окружения, наличие туманностей и давление соседних культур.

Скорость развития тесно связана с наличием сырьевой базы, численностью населения, источником технологического знания. Но определяющим фактором является объём инвестиций материнской культуры. Фактически, развитие колонии идёт по одному из двух путей: с активной подпиткой со стороны метрополии, либо блокировка развития.

Первый вариант реализуется в ходе экспансии на опережение с другой культурой в попытке застолбить новую систему. Развитие колонии идёт прыжками по готовым лекалам метрополии, и она, не тратясь на исследования и наработку опыта, осваивает очередной этап развития по мере достижения требуемой экономической мощи, что напрямую связано с численностью населения.

Чаще развитие идёт за счёт внутренних сил, так как оно не выгодно метрополии. Ведь это прямая дорога к независимости, потери сырья, рынка и обретению соперника. Существующие же технологии в материнской системе не могут быть реализованы без построения длинных производственных цепочек, доступных только на определённом этапе развития колонии. Поэтому новые культуры зачастую вынуждены проходить архаичные этапы развития и планомерно осваивать пространство.

Развитие сильно зависит от среды, в которой находится культура. К примеру, планета полностью покрытая океаном будет ограничена в площадках для приземления кораблей, ресурсах и реализации высокотемпературных технологий. Экстремальные условия: температура поверхности 500°C, кислотные дожди, трёхкратная сила тяжести или давление в 12 бар – создадут значительные сложности для развития.

Тем не менее, человек в своём путешествии по космосу старается селиться в наиболее подходящей ему среде, потому развитие космоплавания в экстремальных условиях изучается в институтах, ответственных за освоение новых планет. В нашем случае мы принимаем, что условия среды близки к комфортной для человека и подобных ему гуманоидов. Также в судовождении не рассматриваются не судовые системы транспортировки, как-то: нуль-транспортировка (транспортирование через объединённые точки пространства), телепортация (воссоздание объекта в точке приёма), соматическая передача (генерация вещества в точке приёма на основе разложения в точке передачи), являющиеся предметом изучения иных институтов.

Используемые технологии.

Свойства окружающей среды предлагают различные способы обеспечения движения. Так как планетяне в первую очередь осваивают воздушную среду, то вначале они делают упор на механические движители, позволяющие протаскивать судно сквозь среду. Чаще всего тепловая энергия сгораемого топлива преобразуется в механическое движение тяглового пропеллера или турбины. Затем идёт переход к реактивному движению, при котором высокоэнергетичное вещество выбрасывается из воздушного судна в направлении обратном движению. Как следствие, в безвоздушное пространство первыми имеют шанс выбраться ракеты на химических реактивных двигателях.

При наличии контакта колонии со звёздными системами этап с химическими ракетами пропускается из-за их огромной не экономичности. Масса полезной нагрузки корабля на химическом двигателе составляет малую долю от общей массы ракеты и требуемого для подъёма топлива. Однако, в колониях на объектах с малой гравитацией (ледяные астероиды), они активно применяются. Добываемая на месте вода может служить отличным реактивом, особенно в виде разогретого до высоких температур пара, а низкая гравитация позволяет обходиться небольшим количеством вещества.

Основные движители освоения орбитального и внутрисистемного пространства: фотонные, ионные и плазменные. Все они имеют высокую энергию истекаемого вещества и потому занимают меньшую часть судна, могут обеспечить непрерывную тягу на всём протяжении полёта, что делает необязательным наличие систем управления гравитацией на судне, не требуют сверхсветовых прыжков и позволяют перемещаться в пределах планетной системы в разумные сроки: до нескольких дней.

Орбитальные спутники являются стационарными объектами, устанавливаемыми на орбитах из челноков. Двигатели им нужны только для автономной коррекции орбиты. Однако, при наличии крупной группировки спутников выгоднее смещать их дистанционно по тому же принципу, на котором работают солнечные паруса: передача импульса через энергию излученных фотонов. На спутнике или станции размещаются площадки с высокой отражающей способностью, по которым осуществляется долговременная стрельба соматическим оружием с низкой интенсивностью и высокой точностью. Лучше всего для этих целей подходят лазеры, тем более что планетарные силы обороны зачастую выводят на орбиту несколько лазерных боевых установок, с возможностью работы в низкоэнергетичном режиме.

Крупные орбитальные станции и порты также не снаряжают собственными двигателями. Невесомость позволяет закладывать в крупные объекты возможность развития и наращивание структуры. Космический город можно строить сколь угодно долго и далеко, а значит и двигатели будут требовать постоянной смены дислокации и пересчёта управляющей модели. К тому же для значительной массы требуются большие мощности, но при этом редко и на малые сроки. Для перемещения подобных объектов обычно используются буксиры – тягловые челноки, подвязываемые к килям объекта.

Межзвёздное сообщение колонии вначале организуется метрополией или на основе технологий ближайшего звёздного окружения. Трассы прокладывает более развитая культура, затем колония выкупает корабли, системы диспетчеризации и портирования. Следом выстраивает промышленный сектор транспортной инфраструктуры, затем ремонтные верфи, заводы и, в последнюю очередь, воспроизводит полный цикл постройки корабля.

Импорт технологий всегда приводит к отсутствию технической мысли и собственных разработок в судостроении. Будь-то колония или метрополия, независимое государство или часть глобального союза, развития технологий не происходит. Главной причиной застоя в разработке связывается с размерами научной базы, которую следует освоить исследовательским институтам. Полноценный поиск новых путей проникновения в космос возможно только при значительном вливании средств со стороны государства, инвестировании в космос всем обществом. Поэтому новаторские космические технологии реализуются не частными и государственными корпорациями развитых миров, а новичками звёздного сообщества, проложившими дорогу к звёздам своими потом и кровью. Изолированная культура стремится всеми силами выйти на галактический простор и потому реализует самые смелые проекты. Совершенствование же технологий остаётся за наиболее развитыми мирами.

В настоящее время межзвёздные путешествия строятся на технологии прыжков – движение сквозь гиперпространство. Технология позволяет обойти ограничения скорости света уходом из физического пространства в сопутствующее измерение (подробнее см. раздел 5.11). Прыжковая технология выигрывает перед прочими за счёт времени, так как сокращает срок путешествия с нескольких лет до нескольких дней.

Подробнее о вариантах двигателей в разделе 1.4.

§1.2. Назначение космического сообщения.

Зачем человеку перемещаться между звёздами? Нет какой-то определённой цели, к которой стремится человечество, как и неизвестна причина по которой человечество может вдруг остановиться и сказать: больше лететь незачем. Вопрос философский, и потому не рассматривается в судовождении. Зато можно отметить материальные выгоды для человечества: сохранение человеческой цивилизации, расширение научной базы за счёт увеличения поля исследований, рост качества жизни.

В Галактике, бывает, случаются неприятности: взрывы звёзд, эпидемии, межзвёздные войны. Каждому народу свойственно беспокоиться за собственное благополучие. Человечество по мере расширения зоны своего присутствия в космосе (ойкумены) старается наладить уважительный диалог с открываемыми культурами и, по мере совместного развития, обеспечивать безопасность в жизни и развитии своим соратникам. Однако, этому правилу придерживаются далеко не все государства, будь они человеческие или нет. Выходом на межзвёздные тропы человечество решило вопрос выживания всей расы. Даже если в отдельном районе Галактики неожиданно вспыхнет сверхновая, уничтожая звёздные окрестности, это не поставит крест на человечестве. То же самое справедливо, если в Галактике разразится глобальная война. Уже сейчас человечество не знает, где находятся его отдалённые форпосты. Конечно, для отдельной системы гарантий безопасности дать невозможно, но человечество в целом уже практически невозможно уничтожить.

Разные планеты предлагают самые разные возможности в формировании материи в комбинациях, которые не предугадать. Одни и те же технологические процессы могут проходить разными способами за счёт неучтённых параметров среды. К примеру, кристаллизация железа во время плавки руды при разном тяготении, биологические мутации из-за потоков звёздных частиц. Один только доступ к невесомости значительно влияет на развитие науки в любой развивающейся системе. Космическое сообщение ускоряет развитие науки и расширяет её возможности.

Расширение возможностей науки приводит к увеличению знаний в жизненно важных отраслях хозяйства. Медицина, борьба с болезнями, увеличение урожайности, производство пищи и прочих продуктов напрямую из неживой природы. Расширение возможностей науки ведёт к открытиям, улучшению характеристик продукции, способствует долголетию человека и увеличению устойчивости перед внешней средой. Выживанию отдельно взятого человека может способствовать перемещение в необходимый для здоровья климат или привоз жизненно необходимых веществ, ресурсов в те регионы, где они требуются, но невозможно производить на месте. Космическое сообщение способствует улучшению жизни.

Вышеперечисленные цели служат причинами возникновения следующих задач, выполняемых космическим судовождением: