А что произойдет, если пассажир подпрыгнет вверх, как баскетболист? Как и мячик, он, возвращаясь, коснется ногами не того места, с которого прыгнул: он вернется на опору скорее, чем при планетной гравитации. Кстати, на протяжении всего прыжка его тело будет оставаться параллельным себе. Он достигнет опоры под углом к вертикали точки прибытия (рис. 4), определяемым локальным центробежным ускорением и ошибочно принимаемым за радиус цилиндра в том месте. Этот угол будет тем больше, чем больше первоначальная скорость прыжка относительно скорости вращения станции. Поэтому мы не рекомендуем играть в баскетбол и прыгать в высоту на космической станции[40].
Рис. 3
Рис. 4
А вот побегать можно. При пробежке в плоскости, перпендикулярной оси вращения, ускорение Кориолиса будет изменять кажущийся вес бегуна. Если пассажир будет перемещаться в направлении вращения станции, то у него будет впечатление, что он тяжелеет, а если в противоположную сторону (рис. 5), то он почувствует себя легче. Когда его скорость относительно опоры достигнет скорости вращения станции, возникнет квазиневесомость (рис. 6).
Рис. 5
Рис. 6
Таким образом, движение на орбитальной станции приводит к любопытным последствиям, так как сопряжено не только с центробежным ускорением, но и с ускорением Кориолиса. В связи с этим разные части вашего тела будут чувствовать при движении ускорение разной интенсивности и направления, а это сопряжено с неприятностями. Полезно запастись пакетом: вдруг затошнит? Чтобы ограничить воздействие ускорения Кориолиса, скорость вращения станции (произведение ее радиуса и угловой скорости) должна быть достаточно высокой по отношению к скоростям, которых вы обычно достигаете при беге в закрытом помещении. Так, чтобы достигнуть скорости вращения 100 м/с (обычно вы бежите гораздо медленнее) при центробежном ускорении в 1g станция должна совершать один оборот примерно за 63 секунды. Тогда ее радиус будет равен 1 км, а это как раз порядок цифр, предложенный О'Нилом для его знаменитых цилиндров. Он все предусмотрел! Вращающееся колесо при корабле для полета на Марс будет гораздо меньше и пригодится разве что для отдыха астронавтов, а никак не для пробежек (как показано в «Миссии на Марс»), поскольку при таких пробежках как раз понадобились бы гигиенические пакеты.
Будут ли когда-нибудь построены эти космические станции? Это совершенно неизвестно, настолько многочисленны и сложны встающие в связи с этим вопросы. Некоторые из вопросов научные (можно ли создать длительные стойкие экосистемы?), некоторые — чисто технологические (как все это обслуживать и отлаживать?), некоторые — экономические (в какую экономическую модель встраиваются подобные внеземные города?), некоторые — социальные и этические (как управлялись бы такие города и с какой целью?). Поэтому, прежде чем обосновываться в космосе, нам предстоит еще долго размышлять и искать ответы…
• Этот текст представляет собой развернутую версию статьи в бюллетене ассоциации Remparts (IV квартал 2015), написанной в качестве ответа на вопрос одного из членов этой организации.
• O'Neil G. К. Colonization of Space («Заселение космоса»), Physics Today 27(9), 32–40,1974; эта статья доступна по адресу: https://space.nss.org/the-colonization-of-space-gerard-k-o-neill-physics-today-1974.
• O'Neil G. К. The High Frontier: Human Colonies in Space («Высокая граница: поселения людей в космосе»). New York, William Morrow & Company, 1977.
• Apogeios, a Space City for 10.000 Inhabitants («Космический город на 10 000 жителей). Статья доступна по адресу: http://www.planete-a-roulettes.net/PARMEDIA/DOCUMENTATION/IAC-12-E5.2.1-APOGEIOS.pdf.
40
С этой точки зрения нельзя не раскритиковать сцену в фильме «Интерстеллар», где дети играют в бейсбол на станции «Купер»: из-за силы Кориолиса траектория мяча на станции должна отличаться от его траектории на Земле, что создает немалые трудности при игре!