Купольные сооружения на других планетах.

Сабж, граждане.
Очень популярная в НФ картина - куполообразные (полу)прозрачные сооружения ну Луне, Марсе и других планетах, внутри которых поддерживаются приемлимые для жизни человека условия, растения всякие произрастают и т.д. и т.п.

Итак, тема посвящена решению технической задачи создания и эксплуатации подобных сооружений, обсуждению перспектив подобных сооружений и проблем, которые могут возникнуть при их создании/эксплуатации.

У меня была близкая по сути тема про города под куполами на Земле - на севере и тп

Малость поговорили

Я и создавал тему для обсуждения технических сторон, тема помаленьку заглохла

Говорил, что еще перед войной в германии проектировали купола диаметром 400м

Интересно бы знать, сейчас возможно больше

В принципе, именно купольная форма, наверное, не является единственно возможной.

В вакууме или при низком атмосферном давлении "купола" можно делать вообще плоскими. Давление воздуха под куполом может обеспечить удержание плоской поверхности массой, соответственно, порядка 10 тонн на квадратный метр.
Я не ошибся? 100 000 Па = 100 000 н/м2 = 10 000 кг/м2 (приблизительно).
В случае с плоским куполом существенным вопросом, пожалуй, останутся только краевые зоны (да и то не факт. Если сделать окантовку несоизмеримо более жесткой и прочной - можно не беспокоиться).

Интересным вопросом остается строительство купола. Ясно, что с современными технологиями и достижимым грузопотоком на Луну, строительство сплошной оболочки представляется крайне маловероятным. Остается каркасно-оболочечная или блочная структура. Скажем, можно строить купол на опорах, затем надувать конструкцию, и после этого убирать опоры.


Массовые характеристики, впрочем, особого оптимизма пока не внушают. И дело даже не столько в массе купола. Скажем, чтобы наполнить плоский купол диаметом 100 метров и глубиной 10 потребуется почти 80 тонн воздуха. А ведь надо будет еще и утечки восполнять...

Vas is das "плоский купол"? Просто перекрытие?

Не думаю что будут проблемы с массой воздуха. Уж если найдутся тонны материала для строительства купола, думаю воздух получим как нибудь

Надувать? Дак вы и будете надувать сплошную, при чем тут блочная?

Но! На Марсе, скажем, эту проблему можно существенно упростить.

Купола можно использовать исключительно для выращивания растений. Тогда купол можно наддувать не воздухом, а СО/СО2, и под более низким давлением. Поставить несколько компрессоров, которые будут атмосферный газ накачивать под купол до нужного давления. Да и подогревать его можно - все таки растения положительную температуру любят ))

Кстати о температуре - на марсе за счет конвекции такой купол может отдавать какое-то количество теплоты... Какое? Посчитать надо бы. В принципе, там скорость ветра небольшая, плотность атмосферы мизерная, так что может быть потери будут небольшими. Но все равно подогреватели нужны.
Для Луны вопрос, имхо, чуть поинтереснее Вакуум-с. Теплоотдача - только излучением. Сам воздух, пусть и теплый, фонить будет не сильно. А вот матенриал купола надо подбирать таким, чтобы при заданной температуре отдавал как можно меньше теплоты.
На Луне вопрос

Плоский купол... ну, да, типа перекрытия. Поверхность закреплена по периметру. Масса конструкции ПОЛНОСТЬЮ поддерживается избыточным давлением "снизу". Хотя, тут сомнения есть - нет ли здесь ошибки типа кубического воздушного шарика. В принципе, если сделать окружность, равномерную толщину, и равномерно закрепить по периметру - должно под давлением оставаться плоскостью. С чего бы ему вые... выгибаться? Давление-то везде одинаковое.

Под блочной конструкцией я имел в виду сплошной купол, собранный из отдельных элементов.
Делать купол, который будет держаться и без избыточного давления (в космосе, по крайней мере) - не очень разумно. Слишком громоздкой будет конструкция. А масса у нас этого... того. Лучше делать конструкции, поддерживаемые давлением. Купол строится на опорах, которые удерживают его в отсутствие избыточного давления. После строительства помещение наддувается, нагрузка "перекладывается" на газ, и опоры убираются.

Надувной купол на луне что то оптимизма не прибавляет - там же много микрометеоритов

На Земле их атмосфера сжигает, а там ..

Если мелкие поселения, то лучше цилиндры из нормального материала. Если крупные то наверное купола лучше всего, только не надувные

Даже цилиндры небольшие если я правильно помню хотели в землю зарывать

Да, метеориты - та еще проблема (
На Луне актуальная особенно. Насчет закапывания в грунт - это, емнип, от радиации спасаться. А вот интересно, растущие "под открытым небом" растения накапливать её будут?
Можно ли будет их вовнутрь употреблять?

> Но! На Марсе, скажем, эту проблему можно существенно упростить.
На Луне тоже. Углерод на поверхности есть, как минимум метеоритный. Кислорода в составе пород тоже сколько хочешь. Но на самом деле там есть ещё одна проблема - две недели в темноте с внешней температурой 4К. Разумеется, настолько остыть не успеет, но вся живность вымерзнет гарантированно.

> В принципе, если сделать окружность, равномерную толщину, и равномерно закрепить по периметру - должно под давлением оставаться плоскостью.

На самом деле равномерную толщину просто не сделаешь. следовательно придётся давление давать немножко больше и крепить например растяжками.

> А вот интересно, растущие "под открытым небом" растения накапливать её будут?
> Можно ли будет их вовнутрь употреблять?
Солнечная (и другая космическая) радиация распадающихся изотопов в значимых количествах не производит. Т.е. растения вторично-радиоактивными не будут, хотя мутировать могут запросто.

Насчет "противометеоритной пушки" - вероятность падения метеорита на квадратный метр лунной поверхности на порядок менее вероятности удара молнии на Земле, как я помню.

если так, то напрашивается архитектура с водяной крышей. И практично - защита от радиации и микрометеоритов, и эстетично -синезеленое небо над головой, и аквариум можно сделать. Хорошая композиция для лунного отеля. 5 метров это 0,5 атм. Для безопасности можно поделить на сегменты. Форма может быть любой.

Вот это, ИМХО - хорошая идея.

если НАСА собирается строить поселения на Луне, то тов. Третьяков кладбище:
заявка на изобретение 2006108632/03
"УСТРОЙСТВО КОМПЛЕКСА ТРЕТЬЯКОВСКИЙ МЕМОРИАЛ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА НА ЛУНЕ"
Очень характерное состояние души для россиян. Хотя - бизнес идея. В конце концов, с оккультной точки зрения Луна прибежище душ.

небезысвестный Болонкин предлагает ардинально изменить экологию и безопасность с помощью гигантских куполов.

"Жизнь под колпаком, может быть, не так уж и плоха. Особенно если этот колпак способен защитить не только от погодных невзгод, но даже и от оружия массового поражения."

"В общих чертах изобретение выглядит так. Сначала должно быть соткано гигантское полотно из полиэтиленовой пленки толщиной от 0,05 до 0,3 миллиметра, армированной двумя тканевыми сетками с ячейками 10 на 10 сантиметров и метр на метр и снабженной дополнительными элементами. В расчетной модели в качестве них использовались обычные камни весом 200-300 граммов. Края гигантского полотна крепятся на естественных возвышенностях и самых высоких сооружениях города при помощи тросов, сплетенных из полимерных волокон, затем включаются мощные наземные вентиляторы, и, подобно огромному шару, пленка, наполнившись воздухом, расправится и поднимется кверху. По расчетам потребуется якобы небольшое избыточное давление, чтобы заставить купол постоянно держаться на заданной высоте. А она напрямую зависит от размеров города и соответственно площади купола. Так, для того чтобы растянуть его над Москвой, верхняя точка должна находиться на высоте 10-15 километров. Разница давления внутри купола с атмосферным практически не будет заметна и составит доли процента от естественных природных колебаний. Несколько вентиляторов (в зависимости от размеров территории), каждый мощностью до 160 киловатт, будут постоянно поддерживать избыточное давление. "

в мирное время город под куполом имеет все шансы стать цветущим оазисом, население которого не будет знать, что такое плохая погода. Внутри создается отличный микроклимат с регулируемой температурой. Круглый год днем около 25 градусов тепла, а ночью - 15. Другое дело, захотят ли люди жить в таких городах? Выдержат ли души романтиков отсутствие зимы и тепличные условия? Так или иначе, но купол решит еще одну большую проблему мегаполисов - излишнюю загрязненность воздуха. С выбросами автомобилей и фабрик будут бороться специальные фильтры, установленные на поверхности пленки. Через них же будет поступать внутрь и чистый воздух. По сути это гигантские кондиционеры, только не регулирующие температуру.

Но главное предназначение купола - военное. Устройство и особенности его таковы, что при столкновении с ним ракета, выпущенная по цели, либо разрушится, либо придет в негодность. Ядерные боеголовки - это очень точные и выверенные устройства. При попадании в купол структура заряда, по расчетам ученого, нарушится, даже небольшой сдвиг компонентов боеголовки сделает ее кучей мусора. Это кажется невероятным. Однако российский коллега Болонкина старший научный сотрудник Института проблем механики РАН Виктор Емельянов согласен, что ракета, как очень точный механизм, встретившись с подобным препятствием, превратится в обычную болванку: "Электронные элементы управления и боевые части ракеты, летящей на гиперзвуковой скорости, на самом деле могут выйти из строя при столкновении с непредвиденной преградой, даже такой - в виде пленки и камней". Советник Технологического колледжа Нью-Йорка доктор физических наук Марк Кринкер в свою очередь уверен, что "на самом деле все зависит от конструкции боеголовки. При столкновении с куполом она может разрушиться и не взорваться уже никогда, а может и взорваться сразу".

Даже в случае, если боеголовка все-таки взорвется при попадании в купол, это не станет большой бедой, уверяет автор ноу-хау. "Для того чтобы ядерный взрыв имел предусмотренное воздействие, нужна максимальная точность попадания. Малейшее же отклонение от цели приводит к тому, что взрыв не будет оптимальным, - утверждает Александр Болонкин. - Даже если боеголовка взорвется, она сделает это не на высоте 50-500 метров, а в 10-15 километрах от земли, где воздух очень разреженный. Ударная волна в итоге получится очень слабой". Изобретатель просчитал: если высота взрыва увеличивается в 10 раз, то эффективность ракеты падает в тысячу раз. Если оптимальная высота подрыва бомбы составляет 500 метров, а она была взорвана на высоте 10 километров, то ее эффективность снизится в 8000 раз. А с учетом того, что плотность воздуха на такой высоте в 4 раза меньше, эффективность взорвавшейся бомбы снизится аж в 32 000 раз. В случае неожиданного подрыва ядерного заряда вентиляторы будут выдувать продукты распада радиоактивных веществ по крайней мере в течение трех суток. То же самое произойдет и при вероятном применении химического и биологического оружия. Вредные вещества и бактерии не попадут внутрь купола благодаря все тому же избыточному давлению.

Предусмотрена и дополнительная защита от обломков ракет. В качестве опции на высоте примерно 3 километров может быть натянута вторая пленка, которая якобы выдержит нагрузки до 20-30 тонн.

Теперь о цене. Если, к примеру, стоимость современных комплексов противоракетной обороны может достигать 100 миллиардов долларов, то купол, растянутый над одним из крупнейших городов мира Мумбай, обойдется примерно в 170 миллионов долларов.

Блин, всё же Болонкин - совершенно сказочный... мнэээ... долбсовокупитель в общем

кстати, эта идея муссируется для Марса: Невесомые купола над городами Марса
Почему бы и нет? Но в другом исполнении. Не для людей, а для растений. Ведь для них требования газового состава и давления не так критичны, как для животных. Парциальное давление углекислого газа для них подходяще - 0,006 атм на Марсе против 0,003 на Земле. Купол их такой пленки самое то. Его задача удержать пары воды и тепло.

Лучший купол - бетонный. Для всех планет кроме земли. Из местных материалов. Надувная - только многоразовая опалубка. Технология отработана - сам видел - на земле конечно. На надувной опалубке спокойно размещается трактор типа кировец - никакого прогиба - это к вопросу о прочности и надежности. Бетон прекрасно схватывается без воздуха - под водой например. т.ч. идея хороша для луны и марса. Добавляя в бетон всякие водородосодержащие добавки и получаем отличную защиту от радиации - что гораздо важнее метеоритов. Да и от них тоже.
С точки зрения прочности - купол - самая выгодная безопорная конструкция - в любом сечении арка. На возведение купола диаметром 20 м уходит двое суток с подготовительными работами,армированием и непрерывной заливкой. Оболочку вынимают через неделю. Процесс предельно простой и автоматизируемый влет.
Возможные варианты замены бетона - двухкомпонентные пластмассы или расплавы местных материалов. на купол через подложку набрызгивают вспененный пластик или что там есть застывающего с подачей в струю рубленного волокна для армирования. Более сложный вариант - намотка армирующей нити (стекловолокно - кремний есть везде) после первого и второго слоя пластика.
Один из вариантов - лед (где не тает) с добавлением опять же измельченных нитей или стержней из местного несущего материала. Практически везде это угле или стекловолокно. Покрытие сверху от сублимации и тепла напылил - и готово! В случае чего - народ в один купол сбежался - остальные купола выпили и на топливо-кислород пустили. А если туда вморозить че-нить съедобное - то и съесть можно. Чем хорош лед - пропускает свет. Но свет в инопланетных поселениях первопроходцев - далеко не первая проблема -уверяю вас.