정답
당신이 말하는 우주선의 종류는 초기 우주 시대 유형이라고 가정하겠습니다. 그러니 좌석, 소방차를 붙잡고 정신을 잃지 않기를기도합니다… 좋아, 농담입니다.
UNCF Stiletto
IJCF Kensai
우주선에서 가장 중요한 하위 시스템은 엔진. 대형 화학 엔진 및 / 또는 이온 임펄스 추진기. 후자가있는 경우 전원이 필요합니다. 고온 이산화탄소 핵분열 원자로는 충분합니다. 엔진이 없으면 배는 금속 덩어리 일 뿐이므로 가장 중요합니다.
승무원, 즉 유인선을 태울 것입니다. 다음으로 가장 중요한 것은 생명 유지 시스템입니다. 여기에는 산소 생성 및 재활용 시스템, 여행을위한 충분한 음식 및 물을위한 역삼 투 시스템이 포함됩니다. 생명 유지 장치에는 또한 행성 간 복사 및 태양풍으로부터 승무원을 보호하기위한 에어로젤과 같은 복사 차폐가 포함됩니다. 초전도체를 사용하여 선박 주변에서 생성 된 자기장도 작동 할 수 있습니다.
열을 차단하는 방열기 역시 중요합니다. 배에 쌓여서 모두를 죽입니다. 이것은 우주에서 그것은 진공이기 때문입니다. 열은 지구에서와 같이 전도되거나 대류 될 수 없습니다. 열만 방출 할 수 있으며이를위한 가장 좋은 방법은 대형 라디에이터 어레이를 확장하여 선박에서 과도한 열을 모두 제거하는 것입니다.
다음 시스템은 사령부입니다. 기본적으로 조종석 또는 다리. 이곳이 그녀의 선장이 배 전체를 지휘하는 곳입니다. 일반적으로이 섹션은 우주선 내에서 다음 중요한 시스템으로 이동하는 우주 쓰레기로부터 선장을 보호합니다.
방어구는 우주선, 심지어 민간 선박에서도 중요합니다. 이것은 승무원을 보호하기위한 것이며, 더 중요한 것은 우주 파편 / 먼지로 인한 선체 파손으로 인해화물 (자본가)이 진공 상태로 배출되는 것을 방지하기위한 것입니다. 잔해물은 작을 수 있지만 초당 5 ++ km로 이동하는 모든 물체가 타격을 입을 수 있습니다. 많이. 선박에 대한 예외는 없습니다.
임무가 장거리 인 경우 승무원 숙소가 필요합니다. 이곳은 승무원이 휴식을 취하고 재현 할 수있는 곳입니다. 인공 중력, (원심 분리기) 수면 공간, 식당, 샤워 실 및 화장실이 포함되어야합니다. 기본적으로 유로 파행 600 일 비행에서 지루하거나 죽어가는 것을 방지하기 위해 필요한 모든 것입니다.
이것들이 기본입니다. 우주선의 필수품이지만 어떻게 동력을 공급합니까?
간단합니다. 태양 전지판은 천체의 그늘에 있지 않을 때 확장되도록 설계된 선박의 선체에 설치할 수 있습니다. 진행중인 모든 작업에 충분한 전력을 제공하며 전력은 무료입니다.
좋아요. 요점을 알 수 있습니다.
또는 선박의 전력 소비가 터무니없이 높거나 (예 : 군함) 태양 전지판이 우주 먼지로 인해 부서진 경우 원자로도 잘 작동합니다. 중성자 차폐도 포함되어야합니다. 그것 없이는 태양 복사 차폐가 무의미 할 것입니다. 핵분열 원자로는 현재 사용 가능한 유일한 원자로이므로 우리는 그것들을 고수 할 것입니다. 따라서 화물칸 (물론 차폐)은 플루토늄이나 토륨과 같은 핵분열 성 물질을 위해 예약 될 것입니다.
민간 수송선의 경우 그게 전부입니다. 선장이 배에 매음굴을 원할 수도 있습니다. 누가 알겠습니까? 그것이 우리 후손들의 문제입니다. 하지만 군용 우주 순찰선을 원한다면… 음, 또 다른 이야기입니다!
답변
우주선 도시가 제대로 작동하려면 공기, 물, 폐기물 및 쓰레기를 모두 재활용하고 사람과 에너지 만 옮기고 자급 자족해야합니다. 우리는 이것을하는 방법을 아직 완전히 마스터하지 못했지만 우리는 점점 더 가까워지고 있습니다. 작동 원리를 보여주는 수학은 다음과 같습니다.
미국의 생활 수준을 유지하는 인간은 하루에 300 갤런의 물, 2800 칼로리의 음식, 거의 0.1kg의 산소를 소비합니다. 이와 함께 일상적인 작업을 위해 약 300kW-hr의 전기를 사용합니다. 이제이 모든 것을 동일시하고 우주선은 폐쇄 순환 시스템이기 때문에 에너지가 물을 담수화하고, 물을 여과하고, 폐기물을 처리하고, 음식을 재배하고, 공기를 닦고, 전기를 생성하는 데 사용된다고 가정하면 우리는 방출하는 소스가 필요한 각 사람에게 다가갑니다. 91kW 의 전력.이 수치는 다음과 같은 효율성을 사용합니다.
수질 정화 : 100 \%
식량 생성 : 1 \%
산소 생성 : 100 \%
발전 : 30 \%
이제 식민지는 항성 사이를 이동하고 있으며 항성계 사이의 식민지를 유지하는 데 필요한 전력량을 최소화하려면 빛의 속도의 상당한 부분을 이동해야합니다. 핵폭탄의 원자력을 사용하여 이것은 Orion 프로젝트에서 탐구되었으며, 원자력을 사용하여 우주선을 1 \% -4 \%의 속도로 가속시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 4.5 광년 떨어진 Alpha Centauri에 도달하려면 Sol System에서 도달하는 데 150 ~ 450 년이 걸립니다. 즉, 식민지의 1 인당 1.29 PJ 또는 1290 TJ가 필요합니다. 사용 후 핵연료와 방사성 동위 원소의 에너지를 재 처리하는 원자로에서 우라늄 핵분열을 사용하는 경우, 이는 생명 유지 장치에만 사용하기 위해 1 인당 최소 16.5kg의 우라늄 질량이됩니다.
다음으로 거주지, 식량 생산 시설, 수처리 시설 및 공기 처리 시설의 크기는 물론 식민지의 주요 추진력과 구조입니다. 편안한 크기의 배를 가지려면 각 사람이 대략 2000 평방 피트 또는 200 평방 미터의 생활 공간에 접근 할 수 있어야합니다. 식량 생산은 그 공간의 10 \%가 될 수 있으며 좋은 휴식과 휴식 공간으로도 사용할 수 있습니다. (이 작업을 수행 할 수있는 이유는 수직 농업을 통해 3D 공간이 음식을 만드는 데 사용되어 면적을 줄이는 데 사용됩니다). 수처리 및 공기 처리는 식량 생산 지역에서 부분적으로 수행 할 수 있지만 식민지의 별도 지역에서도 100m2를 차지합니다.
이제 배의 질량에 도달했습니다. 이를 위해이를 신속하게 계산하려면 특정 전력 수치가 필요합니다. 다음은 다양한 시스템의 현재 특정 전력과 각 기능에 사용 된 전력의 비율입니다.
수처리 : 1kW / kg, 전력 사용량 백분율 : 39.3 \% 전력 사용량 : 35.8kW
식량 생산 : 100W / kg, 전력 사용량 백분율 : 14.9 \% 전력 사용량 : 13.59 kW
공기 처리 : 1kW / kg, 전력 사용량 백분율 : 0.01 \% 전력 사용량 : 0.0101kW
전력 소비량 : 1kW / kg, 전력 사용량 백분율 : 45.7 \% 전력 사용량 : 41kW
총 수명 지원 질량은 1 인당 91.01kg이됩니다. 현재 원자로 차폐 기술은 비 전력 비율이 매우 안타깝기 때문에 발전 플랜트의 질량이 높습니다. 현재의 원자로는 (우주 용으로 제작 된 원자로도) 1W / kg의 비 출력을 가지고 있으므로 1 인당 발전 / 발전 장비는 추가로 91,000kg의 질량을 추가합니다. 음식, 물, 공기 또한 추가 질량을 추가하여 물 1122kg, 음식 1kg, 공기 1kg이됩니다.
1 인당 식민지의 질량은 다음과 같습니다.
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물 1122kg
음식 1kg