космический отель ^{По различным причинам не только писатели фантасты и мечтатели, но и ученые всего мира думают об освоении ближнего и дальнего космоса. Пройдет совсем немного времени, и на ближайшем рынке можно будет увидеть табличку - "Европейская морская капуста", и будет она не из части света Европы, а с той самой планеты-океана Европы, спутника Юпитера. Еще раньше, возможно, появятся огурцы с Марса или горючее с Луны. Если мы хотим увидеть такие новшества, мы должны не только достичь поверхности указанных планет, но и наладить там агросистему, добычу, производство, регулярные поставки, и конечно, комфортное проживание космического персонала.}

^{Представим себе, что вопрос о начале освоения ближайших планет уже решен положительно. И вот два экипажа отправляются на Луну и на Марс. На Луне будет построена промежуточная база для полетов в дальний космос, а на Марсе будет производиться реализация программы по его терраформированию, гидратации и озеленению.}

^{Среди прочих сложностей (бюджеты, подготовка, перелет, невесомость, кислород и т.д.) мы столкнемся с двумя серьезными проблемами - радиационная безопасность и антиметеоритная защита. Ни на Луне, ни на Марсе без решения этих проблем колонизация невозможна. Считается, что всего трое суток астронавт может провести на Луне до получения им допустимой дозы облучения. Значит, эти трое суток нужно провести с максимальной пользой и постараться до отлета обеспечить возведение антиметеоритных и удобных для проживания конструкций для команды, которая полетит следом. Эти конструкции должны быть легкие, прочные, простые в использовании, и, желательно, универсальные (при необходимости подстраиваемые под различные нужды).}

^{На сегодняшний день космическая архитектура может считаться отдельным, важным практическим направлением. Группа Лунной архитектуры NASA уже сформировала требования к жилищу астронавтов на Луне - оно должно быть энергетически автономным, мобильным, с замкнутым циклом жизнеобеспечения. Первая группа лунных поселенцев должна составлять около 20 человек.}

^{Пока ни один проект не принят к разработке на 100%. Но есть несколько наиболее известных - геодезический купол, разработанный американским инженером Б.Фуллером, надувные конструкции П. Геррявя (Финляндия) и Д. Пюрвеева (СССР), пирамида О. Пойзела (ФРГ) и конструкции на базе вантовых сетей С. Макарова (Россия - Латвия). На последних конструкциях мы остановимся подробнее.

Из словаря: "Вантовая сеть - это сеть, образованная пересекающимися вантами и являющаяся основной несущей системой висячих вантовых покрытий".

Еще Константин Эдуардович Циолковский призывал при строительстве будущих эфирных поселений обратить внимание на тросовые системы. Как оказалось, из системы гибких тросов можно создавать прочные, жесткие и довольно крупные сооружения. Инженер Сергей Григорьевич Макаров еще в 1983 году всерьез занялся проблемой (а, точнее, задачей) создания многофункциональных, легких, прочных, и что немаловажно, дешевых конструкций, пригодных для строительства в космосе многоэтажных отелей, ангаров, теплиц, антенн и проч.

Основным свойством создаваемых им конструкций, по словам автора, является "силовой баланс". Все конструкции являются гармоничным союзом сжатых и растянутых элементов - "игра сил" замкнута внутри самой конструкции. Они могут принимать различную форму в зависимости от изгибов и размеров опорного контура (сетка сама ложится по «минимальной поверхности» для заданного контура), а значит, конструкции могут применяться на поверхностях с самым различным рельефом местности.}

^{Примеры сетей для наклонных поверхностей можно увидеть здесь.

Конструкции на основе сетей Макарова легко блокируются и по горизонтали, и по вертикали. А это их качество оказывается очень ценным для строительства на их основе долговременных космических поселений.

Простейшая вантовая сеть выглядит примерно так:}

^{Сергей Григорьевич говорит:

- Я начал свои исследования с "гипара" - вантовой сети, натянутой на двух наклонных арках. Впоследствии я понял, что синусоидальный волнообразный контур позволит сети быть более жесткой. Я сделал такой "гипар" на волнообразном контуре и мои предположения полностью подтвердились (см. фото выше). Затем я придумал, как сделать такую же "квазиортогональную" (то есть "почти ортогональную") сеть на трехгорбом синусоидально-волнообразном контуре и назвал эту сеть "тройкой". Много времени не прошло, я придумал схемы плетения сетей для четырех, пяти, шести, и семи синусоидальных волн на контуре. В дальнейшем, когда я уже создал свои квазиортогональные сети для "восьмерки" и "девятки", я сумел обобщить набранный опыт и сформулировал общий закон для плетения бесконечной серии таких сетей

Тройка, четверка, пятерка и шестерка Макарова:

Другие конструкции на основе сетей Макарова:

Инженер наглядно показал примеры построения новых вантовых сетей в своей презентации.

Сергей Григорьевич также ответил на ряд вопросов сайта "Спросите науку":

Реально ли использовать Ваши модули не только для строительства космических отелей, но и для других нужд космоса?

- В космосе мои конструкции можно использовать еще, например, как основу для строительства приемо-передающих антенн, для создания солнечных отражателей, космических парусов, сетей по вылавливанию космического мусора и др.

Предположим, что космонавты прибыли на Марс. Они начинают исследовать его на возможность выращивания там простых культур. Им нужно построить теплицу. Помогут ли им в этом тросовые покрытия, насколько просто их собрать вручную или с помощью механизмов, нужно ли специальное обучение, сложные инструменты для придания нужной формы?

- Вручную их собирать достаточно просто: нужно только соблюдать схему переплетения тросов (см. например: схемы тройки, четверки, пятерки, шестерки в разделе «Архитектура космоса»). Малые сооружения можно собирать вручную, большие – с помощью механизмов. После возведения сеточного покрытия на Марсе, сетку желательно запечатать в светопрозрачную пластмассу типа эпоксидной смолы. Подобная самотвердеющая в космосе смола давно уже разработана фирмой «Хьюз». Затем надо возвести стены и обеспечить сооружению герметичность, чтобы растения росли в необходимой им газовой среде. Однако, я думаю, что лучше всего для Марса использовать уже готовую раскладную конструкцию, например, типа этой:

Если же астронавтам на Марсе понадобится «много теплиц, стадионов...», то лучше, конечно, научиться их строить еще на Земле. Для создания сооружений на других планетах может использоваться и другой подход: сборка куполов из малоразмерных ячеек с моими сетками, герметизированными светопрозрачной пластмассой.

Как Ваши тросовые покрытия могут использоваться сейчас и здесь, на Земле?

- В основном, как я понимаю, на Земле они будут использоваться как легкие павильоны, теплицы, передвижные эстрады, цирки. Вот один из примеров такого сооружения:

Военные, видимо, будут применять мои конструкции для антенн, для маскировки наземных объектов, но, все-таки, основное их применение я вижу в различных космических сооружениях.

Правда ли, что в процессе работы над вантовыми конструкциями Вами был открыт новый закон в статике?

- Да, в 1989 году в процессе обобщения моего опыта создания вантовых конструкций из выпукло-вогнутых вант мною был открыт "закон совместности квазиортогональных тангенциально-волнообразных вантовых сетей". Он, я думаю, является "пионерным открытием" (ничего столь универсального в этой сфере раньше не было) и открывает новое конструктивное направление, на основе которого, в будущем, возможно, будет развиваться вся архитектура космоса.

Этот закон принадлежит к фундаментальной (теоретической) физике, к разделу «механика», подразделу «статика». В этом подразделе физики до меня в течение 2000 лет ни один человек не сделал ни одного открытия (в этом и состоит уникальность моего закона). Все мои вантовые конструкции – это «изобретения», которые сделаны на базе указанного открытия.

Если бы этот закон не был мною открыт, я бы не смог гарантировать, что сеть сойдется без расслоений при любом наперед заданном числе волн на контуре. А сейчас я могу это гарантировать!

К сожалению, Академия Наук России не допускает мысли о том, что открытие может сделать «частник». Всеми нормами оформления открытий предусмотрено, что автор открытия работает в каком-то институте и обязательно прилагает к заявке на открытие «заключение научного совета, заверенное печатью института»... Именно поэтому, сделав открытие, я изложил свой закон по всем нормам патентоведов и для обеспечения своего мирового приоритета зарегистрировал его у нотариуса (см. ниже).}

^{13 апреля 2011 года я направил в АН России свое заявление и пакет документов на признание моего закона открытием. Реакции на мое заявление пока нет никакой.

Более подробно о законе совместности вантовых сетей можно узнать на личном сайте изобретателя.

Сергей Григорьевич, вы говорите о своем открытии, но сообщаете, что оно академией наук не признано и не зарегистрировано. Что дает вам основание считать свой закон именно «открытием в статике»?

- В 2013 году я написал на английском языке статью «Открытие в статике» и направил ее в самый авторитетный в мире научный журнал по механике «Всемирный журнал механики» (World Journal of Mechanics). Этот журнал проверял мою информацию 2 месяца. В итоге журнал опубликовал мою статью «Discovery in Statics» и теперь занимается ее продвижением в различных средствах массовой информации. Желающие могут ознакомиться со статьей здесь.

Насколько я знаю, критерии этого журнала очень строги. Именно признание моего открытия этим журналом служит мне «основой для оптимизма». Кроме того, из теории патентоведения известно: если на основе «предполагаемого открытия» стали возникать изобретения – открытие существует. Я, например, с помощью моего открытия могу «бесконечно изобретать» новые вантовые покрытия. Желающие могут убедиться в этом после просмотра созданной мною страницы «Космическая архитектура» английской энциклопедии «Wikimedia Commons».

Ну и в заключение добавим, что, по мнению журнала «Journal of Harmonized Research in Engineering» принцип построения вантовых сетей Макарова может быть положен в основу создания громадной космической платформы, на которой будет расположен солнечный рефлектор, направляющий сконцентрированный солнечный свет на астероид Апофис для изменения его траектории. Это позволит избежать его столкновения с Землей в 2029 году…

Желающие могут просмотреть лекцию C.Г. Макарова в Южном Федеральном Университете (Ростов-на Дону): "Вантовые сети Макарова для земной и космической архитектуры"}