Наука и техника

Оригинальную конструкцию сверхлёгкой теплицы-купола, способной, в зависимости от выбранного размера, укрыть и жильё на четверых, и колонию в тысячи обитателей, предложили американские специалисты. Купол должен превратить в тропики негостеприимные полярные районы Земли. Ну, почти в тропики. В перспективе этот купол пригодится и на Марсе.

Даже в полярных областях нашей планеты можно создать приемлемые температурные условия, пользуясь лишь солнечным светом, если построить нечто вроде теплицы. Однако стекло для этой цели слишком тяжело – ведь его ещё нужно везти на полюс (а это дорого). И если мы хотим накрыть куполом не одно здание, а целый городок? Тогда стеклянное сооружение окажется просто чудовищно сложным.



На ум сразу приходит мыльный пузырь. Вот только он, бедняга, слишком недолговечен. А если серьёзно — напрашивается применение полимерных плёнок. Но вот как именно из них сделать эффективную конструкцию – большой вопрос. Если мегакупол строить по принципу обычных теплиц – каркас будет тяжёл, а уж что с ним случится при порывах ветра – страшно представить. Значит, всё-таки нужно надувать. Не мыльные пузыри, конечно, а полимерные.

"Купол тысячелетия" (Millennium Dome) в Гринвиче — одно из самых красивых и современных (по конструкции) сооружений такого рода. Но даже он весит слишком много. Для колонизации Марса. Тут нужно придумать что-то более воздушное (фото с сайта millennium-dome.co.uk).

Тут необходимо заметить, что ещё в 1970 году германская компания Hoechst спроектировала "Город в Арктике" (City in the Arctic), накрытый надувной плёнкой-полусферой диаметром два километра и высотой 240 метров!

Увы, город этот не был построен, так как, по большей части, являлся архитектурной авантюрой. Но вот теперь двое американских исследователей полагают, что в XXI веке прогресс в области материалов позволит создать нечто подобное.

Александр Болонкин (Alexander Bolonkin), специалист по космосу, и Ричард Кэткарт (Richard Cathcart), географ, предложили возводить бескаркасные "Вечнозелёные полярные купола" (Evergreen Polar Zone Dome — EPZD), поддерживаемые в расправленном состоянии небольшим избыточным давлением внутри поселения, а не внутри двойных стенок, как часто делается для надувных архитектурных конструкций.

a) Схема EPZD. Стрелками показаны солнечные лучи. 1 – прозрачная двухслойная плёнка, 2 – отражающее покрытие, 3 — жалюзи, 4 — свет, 5 — вход, 6 – воздушный насос. b) Вид купола сверху (иллюстрация A.Bolonkin, R.Cathcart).

Оболочка выполнена из прозрачной плёнки толщиной, к примеру, в 0,1 миллиметра (с современными материалами возможно применение также плёнок толщиной на два-три порядка меньшей, сообщают изобретатели этого купола). Американцы пишут, что плёнки такой толщины никогда ещё не использовались в сооружениях большого размера.

Для дополнительной теплоизоляции стенка купола задумана в виде стёганого одеяла с прямоугольными ячейками — из двух слоёв плёнки.

На стороне купола, обращённой к низкому солнцу, учёные предложили закрепить тонкие регулирующие жалюзи, а с внутренней стороны купола, на половине, противоположной солнцу – напылить алюминиевую плёнку (толщиной 1 микрометр), для отражения лучей вниз.

Кроме того, в толще плёнки авторы купола предусмотрели прямоугольную сетку тончайших (тоже в один микрометр) проводков, идущих с шагом в один сантиметр. Они должны сигнализировать о повреждении плёнки.

EPZD-домик. Устроен он аналогично большому куполу (иллюстрация A.Bolonkin, R.Cathcart).

Авторы концепции отмечают, что многие люди увлечены сейчас перспективами колонизации Марса, но немногие задумываются о более эффективном освоении едва ли не четверти земной поверхности – полярных областей. Между тем, тут есть чем заняться.

Одни биологические исследования чего стоят. Понимание биохимии уникальных организмов, обитающих, скажем, в полярных морях, может привести к созданию новых лекарств. Почему бы и нет?

Да и в плане подготовки к марсианским миссиям полюса Земли очень интересны. Здесь примерно столько же солнечного тепла (с учётом отлогого угла падения лучей), как в экваториальных широтах Красной планеты, и здесь также желательна максимальная автономия колонии. Ведь завоз продуктов – очень дорог.

А раз нам нужны собственные продукты, значит – теплицы (вот, кстати, примеры проектов теплиц и городов для Марса – раз и два). EPZD, укрывающий одним махом и посадки растений, и домики обитателей – то, что доктор прописал.

Стеклянный купол (на стальном каркасе) в Антарктике. Это, пожалуй, самое известное здание американской исследовательской базы Амундсена-Скотта, расположенной на Южном полюсе. Диаметр купола составляет 50 метров, высота — 16 (фотографии с сайтов orca.bcnewsgroup.com и ecophotoexplorers.com).

Такой купол на несколько человек весил бы всего 65 килограммов (что и для марсианской миссии хорошо, и для полярной экспедиции). А купол, закрывающий площадь порядка четырёх гектаров – потянет всего на 145 тонн (подробнее — в докладе авторов проекта; PDF-документ). Купол из стекла и металла аналогичного размера весил бы тысячи тонн, бетонный – сотни тысяч.

Разумеется, ультратонкие (порядка микрометра и меньше) полимерные плёнки, обладающие достаточной для такого сооружения прочностью, это сами по себе – продукты высоких технологий. Их создание и массовое производство – задача на ближайшие годы. И всё же в замысле Болонкина и Кэткарта нет ничего фантастического. Разве только предположение о грядущем лунном и марсианском применении таких куполов.

Конечно, можно предположить, что EPZD будут в таком случае применяться для создания эффекта теплицы и обогрева поселения, но не для удержания пригодной для дыхания атмосферы. Ведь давление снаружи будет нулевым или почти нулевым. Значит – всё равно понадобятся герметичные домики.

А ведь вы не хотели бы оказаться в пространстве, окружённом вакуумом или чрезвычайно разреженной атмосферой Марса, будучи защищёнными лишь плёнкой, подозрительно напоминающей мыльный пузырь?