ベストアンサー
あなたが話している宇宙船の種類は、初期の宇宙時代のタイプだと思います。だから、あなたの席、消防車を握って、私があなたの心を吹き飛ばさないように祈ってください…わかりました、私はただ冗談を言っています。
UNCFスティレット
IJCFケンサイ
宇宙船で最も重要なサブシステムは、エンジン。大型化学エンジンおよび/またはイオンインパルススラスター。後者が存在する場合は、電源が必要です。高温の二酸化炭素核分裂炉で十分です。エンジンがなければ、船は金属のハルクにすぎないため、これが最も重要です。
宇宙船の場合乗組員、つまり有人船を運ぶ場合、次に重要なのは生命維持システムです。これには、酸素生成およびリサイクルシステム、旅行に十分な食料、および水の逆浸透システムが含まれます。生命維持には、惑星間放射線や太陽風から乗組員を保護するためのエアロゲルなどの放射線遮蔽も含まれます。おそらく、超伝導体を使用して船の周りに生成された磁場も機能するでしょう。
熱を防ぐため、熱ラジエーターも重要です。船に積み上げてみんなを殺します。これは、宇宙では真空だからです。地球のように熱を伝導したり対流させたりすることはできません。それらは熱を放射することしかできず、これを行う最良の方法は、大規模なラジエーターアレイを拡張して、航空機から余分な熱をすべて取り除くことです。
次のシステムはコマンドセクターです。基本的にはコックピットか橋です。これは、船全体が彼女の船長によって指揮される場所です。通常、このセクションは船内にあり、次の重要なシステムに私を連れて行くスペースデブリから船長を保護します。
装甲は宇宙船、民間船でさえ重要です。これは、乗組員、そしてさらに重要なことに、スペースデブリ/ほこりによる船体の破損のために貨物（資本家）が真空に放出されるのを防ぐためです。ほら、破片は小さいかもしれませんが、1秒間に5 ++キロメートルで移動するものはすべて傷つきます。たくさん。船の例外はありません。
ミッションが長距離の場合は、乗組員の宿舎が必要です。これは、乗組員が休憩して再現する場所です。人工重力、（遠心分離機）スリーピングエリア、食堂、シャワー、トイレが含まれている必要があります。基本的に、エウロパへの600日間のフライトで退屈したり死んだりするのを防ぐために必要なものは何でも。
これらが基本です宇宙船の必需品ですが、どうやってそれらに電力を供給しますか??
簡単です。ソーラーパネルは船体に設置でき、天体の陰にないときに伸びるように設計されています。進行中のすべてに十分な電力を供給し（うまくいけば）、電力は無料です。
わかりました、これらは放熱器ですが、あなたは
または、軍用船のように船舶の消費電力が異常に高い場合、またはソーラーパネルがスペースダストによって吹き飛ばされた場合は、原子炉でも問題ありません。中性子シールドも含める必要があります。これがないと、日射シールドは無意味になります。現時点で利用できるのは核分裂炉だけなので、これからも続けていきます。したがって、貨物室（もちろんシールド付き）は、プルトニウムやトリウムなどの核分裂性物質用に予約されます。
民間輸送船の場合、必要なのはそれだけです。たぶん、船長は船上で売春宿を望んでいます、誰が知っていますか？それが私たちの子孫の問題です。ただし、軍用宇宙巡視船が必要な場合は…まあ、それはまた別の話です！
回答
宇宙船の都市が適切に機能するためには、完全に自給自足であり、空気、水、廃棄物、ゴミをすべてリサイクルし、人とエネルギーだけを移動させる必要があります。これを行う方法はまだ完全には習得していませんが、近づいています。これがどのように機能するかを示す数学です。
アメリカの生活水準で生活している人間は、1日あたり300ガロンの水、2800カロリーの食物、1日あたり約0.1kgの酸素を消費します。これに伴い、日常業務では約300kW-hrの電力を使用しています。さて、これらすべてを同等にし、宇宙船はクローズドサイクルシステムであるため、エネルギーが水の脱塩、水のろ過、廃棄物の処理、食料の栽培、空気のスクラブ、および発電に使用されると仮定すると、私たちは放出するソースを必要とする各人に到達します 91 kW の電力。この数値は、次の効率を使用することになります。
浄水：100％
食料生成：1％
酸素生成：100％
発電量：30％
これで、コロニーは星の間を移動し、星系間でコロニーを維持するために必要な電力量を最小限に抑えるために、光速のかなりの部分で移動する必要があります。原子力爆弾からの原子力発電を使用して、これはプロジェクトOrionで調査され、原子力発電を使用する光の速度の1％〜4％に宇宙船を加速することがわかりました。 4.5光年離れたアルファケンタウリに到達するには、太陽系からそこに到達するのに150年から450年かかります。つまり、コロニーの1人あたり、1.29PJまたは1290TJが必要になります。使用済み燃料と放射性同位元素からのエネルギーの再処理を使用する原子炉でウラン核分裂を使用する場合、これは、生命維持のみに使用するために、1人あたり最低16.5kgのウランになります。
次に、コロニーの主要な推進力と構造は言うまでもなく、居住区、食料生産施設、水処理施設、および空気処理施設のサイズがあります。快適なサイズの船を所有するには、各自が約2000平方フィート、つまり200平方メートルの居住スペースにアクセスする必要があります。食料生産はそのスペースの10％になる可能性があり、それはまた良いリラクゼーションと休息場所として役立つことができます。 （これができる理由は、垂直農法で3D空間が食料を作るために使用され、面積のフットプリントが減少するためです）。水処理と空気処理は、部分的に食料生産エリアで行うことができますが、コロニーの別のエリアでも行うことができ、さらに100平方メートルを占めます。
これで、船の質量に到達しました。このため、これをすばやく計算するには、特定の電力値が必要です。さまざまなシステムの現在の特定の電力と、各機能に使用される電力の割合は次のとおりです。
水処理：1 kW / kg、電力使用量パーセンテージ：39.3％電力使用量：35.8 kW
食料生産：100 W / kg、電力使用率：14.9％電力使用量：13.59 kW
空気処理：1 kW / kg、電力使用率：0.01％電力使用量：0.0101 kW
電力消費量：1 kW / kg、電力使用率：45.7％電力使用量：41 kW
総寿命サポート質量は1人あたり91.01kgになります。現在の原子炉シールド技術は非常に哀れな比出力比を持っているため、現在、発電所の質量は大きくなっています。現在の原子炉（宇宙用に作られたものでも）の比出力は1 W / kgであるため、1人あたりの発電/発電設備はさらに91,000kgの質量を追加します。食物、水、空気もさらに質量を増し、1122 kgの水、1 kgの食物、1kgの空気になります。
したがって、1人あたりのコロニーの質量は次のようになります。
1122kgの水
1kgの食品
1kgの空気
91.1 kg水処理、食品生産、空気処理、および電力消費機器の
91,000kgの電力生産機器
16.5kgのウラン燃料
船内の1人あたり合計92,231kgの機器。ここで、船自体を設計するために、ロケットの方程式を使用して、コロニーのサイズとしていくつかの推測を行います。光速の4％で進む必要があるため、デルタVは1200万m / sです。核爆弾を推進力として使用すると、潜在的な80 TJ / kgの最大30％で燃焼し、可能な排気速度は690万m / sです。したがって、コロニーの質量比は5.65になります。これは、現在の構造技術で実行できます。ここで、ペイロードの質量が空のコロニーの総質量（コロニーから燃料を差し引いたもの）の10％であると仮定すると、空のコロニーの総質量は922,310 kgで、燃料の質量は5231万kgです。これを概観すると、直径10.75メートルの鉄小惑星と同じ質量で、1人で発射できます。
では、コロニーが100人の強さで、2000人に拡大するように設計されているかどうかを見てみましょう。次に、コロニーの空の質量は1億8,460万kgに拡大し、燃料を供給された質量は1億420万kgに拡大します。これは、直径62.9メートルの鉄の小惑星と同じ質量です。コストを低く抑えるには、おそらくPlanetaryResourcesまたはMadein Spaceによって開発されている3Dテクノロジーと、SpaceXによって作成されたような再利用可能なロケットテクノロジーを使用して、その場のリソースを使用してすべてのハードウェアを宇宙に構築することを意味します。 ブルーオリジン、またはマステンスペースシステムズ。 小惑星を使用せずに、この質量のすべてが地球から発射された場合、現在の発射価格は1 kgあたり10,000ドルで、これは10.420兆ドルのコストになります。 SpaceXの再利用可能なロケットのコストが1kgあたり1000ドルから100ドルに下がったとしても、このミッションを開始するためのコストは1兆4000億ドルから1,040億ドルになります。 実行可能ですが、切実に必要な状況、または惑星経済がより豊かになった場合に限ります。 したがって、企業が62.9〜100メートルのサイズの小惑星を定期的に採掘して基地に変換できるようになるまで、これが実行可能になるとは思えません。 次に、このミッションのコストは数千万ドルにまで下がり、今のロケット打ち上げのようになります。