Какой должен быть космический корабль?


Я понимаю, что в наши дни конструкция космического корабля очень сильно сконцентрирована на том, что могут быть подняты в космос современными ракетами, отсюда и модульная, цилиндрическая форма МКС . Таким образом, при современных технологиях производства и проектирования и при огромном (нереалистичном) допущении, что не было никаких ограничений на подъем материалов / компонентов в космос, что было бы наиболее оптимальной формой для космического корабля с точки зрения некоторых из следующих примеров факторов (другие приветствуются)? . Будет ли это сфера? куб? (Я чувствую запах Борг …) . Я должен прояснить, что мне не интересен космический корабль, который должен приближаться к любой атмосфере, поэтому не нужно учитывать аэродинамику.
. Сферы самые лучшие, но цилиндры легче всего изготовить. Для самого внутреннего объема по сравнению с площадью поверхности и, следовательно, для наименьшей возможной массы сфера является идеальной формой для космического корабля. Орбитальный модуль космического корабля » Союз» представляет собой примерно сферу: . Большинство используемых строительных технологий основаны на металлических пластинах . Поэтому космические корабли, имеющие форму кубов или цилиндров (изогнутая пластина), просты в изготовлении. Однако острые края менее оптимальны, чем сфера, чтобы противостоять внутреннему давлению.
. Для длительного пребывания в космосе полезно иметь какую-то искусственную гравитацию, вызванную вращением. Цилиндры и торы тогда являются хорошими вариантами. Их также довольно легко раздувать. (это ограничение запуска, но важное) . Космический корабль с искусственной гравитацией не обязательно должен иметь изогнутую форму, два космических корабля или один космический корабль и противовес с привязью между ними могут в основном делать то же самое. .
Для некоторых типов движителей, в первую очередь ядерных электрических, солнечных парусов или солнечных электрических, необходимы огромные площади радиаторов, парусов или солнечных батарей. Это в значительной степени определяет их форму. (огромный, но плоский, с длинным сегментом фермы в середине) . Разные части космического корабля предъявляют разные требования, поэтому вы можете использовать для них разные формы вместо единого компромисса. Опять же, «Союз» — отличный пример геометрии, использующий сферу для орбитального модуля, аэродинамически затупленную форму тела для возвратной капсулы и цилиндр для модуля оборудования. . Один из главных приоритетов для посадочного аппарата — иметь большое основание, чтобы предотвратить его опрокидывание при приземлении на поверхность.
Несмотря на первоначальные исследования с беспилотных зондов на орбите, например, Луны, вы никогда не можете быть полностью уверены в полезности конкретного места посадки. «Аполлон-11», например, изменил целевую посадочную площадку в полете. Поэтому лендеры, как правило, очень широкие, поэтому они не падают. Стадия спуска часто имеет форму многоугольной призмы с симметрией в зависимости от количества посадочных мест. (три для минимальной конфигурации, четыре для немного большей стабильности или пять или больше для избыточности и дополнительной стабильности). . Этап спуска лунного модуля Apollo имел восьмиугольную форму, соответствующую его четырехкратной симметрии: .
Достаточно большой пончик или цилиндр позволят искусственной гравитации вращаться. Диаметр должен быть не менее нескольких сотен метров. . Я думаю, что космические корабли в далеком будущем будут аналогичны биологии. Они будут постоянно собираться и реорганизовываться, чтобы восстанавливать повреждения от радиации и разложения и приспосабливаться к изменяющимся условиям или желаниям. Или просто потому, что одна полученная структура показывает, что другая структура более привлекательна для эволюционного открытия. .