CC BY
8Организация
внутреннего пространства туристического цилиндрического ЭкоКосмоДома
Юницкий А.Э. Беларусь, г. Минск,
доктор философии транспорта,
ООО «Астроинженерные технологии» и ЗАО «Струнные технологии»
Платонова В.А. Беларусь, г Минск
архитектурный отдел
управления проектных работ ЗАО «Струнные технологии»
УДК 629.78
99
Обозначается актуальность развития космического туризма, рассматриваются существующие предложения и идеи космических туристических баз, разбирается планировочный вариант туристического цилиндрического ЭкоКосмоДома (ЭКД) в рамках программы SpaceWay. В ходе анализа определены основные объёмно-планировочные решения данного объекта, проработаны сценарии расселения, функционирования и обслуживания ЭКД, изучены взаимосвязи объёмов цилиндров и их практическое зонирование.
Ключевые слова:
автономная биосфера, космический туризм, пространство, структура, ЭкоКосмоДом (ЭКД), туристический ЭкоКосмоДом, функциональная зона, экосистема.
Введение
Тема космического туризма звучит уже не первый десяток лет. Её значимость предопределена не только стремлением человека к познанию, но и возможностью испытать условия жизни, отличные от земных. На сегодняшний день рассматриваемая отрасль лишь начинает своё развитие; краткосрочные полёты, как и программы длительного проживания космических туристов на орбите, находятся на стадии разработки. В настоящее время большинство предлагаемых средств доставки людей и грузов в космос являются дорогостоящими, малоэффективными, наносящими вред окружающей среде [1]. Выдвигаемые ранее концепции космических отелей и колоний отличаются существенными объёмами и весом, разрозненностью планировочных зон, сложностью в организации сообщения между ними.
На данный момент единственной площадкой для жизни туристов в космосе стала Международная космическая станция (МКС), устройство которой изначально предполагало только работу космонавтов. Рассматривать МКС как место массового пребывания людей нерационально. Встаёт вопрос о важности создания станций и космических отелей с возможностью размещения регулярного потока большого количества гостей, а также с автономным обеспечением космических туристов необходимыми ресурсами. Для разбора и анализа в качестве жизнеспособного решения в статье предложен вариант проекта «ЭкоКосмоДом» (ЭКД), входящий в программу безракетного освоения космоса БрасеШау [2].
Комплексный подход к проектам космических поселений последнего столетия охватывает множество аспектов, исследование которых делает данные концепции реализуемыми. Однако некоторые сферы нуждаются в развитии и дальнейшем переосмыслении. Разработка ЭКД учитывает целесообразность снижения веса конструкции оболочки, не теряя её прочностных характеристик. В роли основного материала представляет интерес углепластик, его использование позволит избежать избыточной массы защитного слоя.
Цилиндрическая конфигурация ЭКД не подвержена изгибным деформациям под действием силы искусственной гравитации и испытывает только усилия растяжения. Компактное расположение двух замкнутых экосистемных объёмов «цилиндр в цилиндре» минимизирует затраты материалов и инженерных обслуживающих сетей и коммуникаций. При этом увеличивается полезная площадь ЭКД при сравнительно небольшом объёме и размерах для размещения сельскохозяйственных угодий, жилой застройки, рекреационных площадок в отличие от других разработок, предлагаемых на сегодняшний день. Планировочное распределение функциональных сегментов по разным цилиндрам предоставляет возможность выделить сельскохозяйственную зону и зоны проживания и рекреации. Подобное разделение не только значительно уменьшит концентрацию шумов и запахов от соседства с животноводческими комплексами, но и сохранит целостную структуру биосферы с жилой и сельскохозяйственной зонами, рассредоточит нагрузки инженерных систем, а также обеспечит более высокую безопасность жителей космической колонии.
В ЭКД по сравнению с известными концепциями отсутствуют оконные проёмы, что не нарушит непрерывность несущей и защитной оболочек (противометеорит-ной и противорадиационной), увеличит их прочностные характеристики, освободит полезную площадь поверхности внешней оболочки, тем самым позволяя разместить на ней космическую промышленную зону и большое количество солнечных панелей.
В следующем разделе статьи рассматривается актуальность существующих предложений космических колоний и отелей, проводится анализ использованных форм, объёмно-планировочных элементов, функционального зонирования. Далее представлена концепция планировочного решения цилиндрического ЭКД, даны варианты сценариев расселения, функционирования и обслуживания космического поселения. Основные выводы по проделанной работе, а также дальнейшие направления исследования изложены в заключительной части статьи.
Обзор существующих предложений и идей космических колоний и отелей
Сфера Бернала
Один из первых прототипов космического поселения представлен британским физиком и социологом Дж. Берналом. В его научном эссе «Мир, плоть и дьявол: взгляд в будущее трёх врагов разумной души», изданном в 1929 г., описана сферическая оболочка диаметром 16 км, вращение которой обеспечивается наличием силы тяжести вдоль экватора [3]. Структура только частично составлена из земных материалов, основные вещества взяты с астероидов, колец Сатурна или другого планетарного детрита. Данное решение является дорогостоящим и требует создания специального оборудования для добычи и переработки сырья для строительства. Сферическая форма такая же манёвренная, как и цилиндрическая, однако площадь полезной внутренней поверхности у цилиндра больше. Сфера оснащена множеством инженерных систем, а также обсерваторией. Главная индустрия здесь - производство чистой, недорогой энергии, сгенерированной космическими солнечными станциями и передаваемой микроволнами на Землю. В проекте не предусматривается расположение промышленных зон.
Жилой сегмент находится во внутреннем пространстве, способном разместить 20 000-30 000 человек. Основные процессы проходят в свободной зоне в центре шара. Кроме того, предполагается организация ячеек, закрытых тонкими звукоизоляционными перегородками для сконцентрированной работы. Численность населения сферы не фиксировано, так как между космическим поселением и Землёй планируется проводить постоянный обмен [3].
Остров I
Объект «Остров I», модифицированная «Сфера Бернала», предложен американским физиком Дж. О'Ниллом в серии исследовательских трудов, которые рассматривались в 1975 и 1976 гг. в Стэнфордском университете с целью изучения проектов будущих космических колоний [4]. Диаметр сферы в новом варианте равен 500 м, скорость вращения - 1,9 об/мин.
Внутри расположена жилая зона примерно для 1000 обитателей, что при сравнительно одинаковых габаритах значительно меньше, чем может вместить ЭКД.
По обе стороны от жилой сферы на общей оси «Острова I» находятся сельскохозяйственные кольца. Их размещение обусловлено низкой восприимчивостью зерновых культур к радиации. Кольцеобразные сооружения состоят из нескольких ярусов: на ближнем к оси вращения «Острова I» локализованы посевные поля; нижние ярусы, где искусственная сила тяжести выше, отданы под животноводство. Таким образом, процесс выращивания продуктов питания отделён от зоны обитания людей, что затрудняет доставку продукции, а также уход за растениями в потенциально опасной зоне с высокой радиацией.
Большие плоские панели на концах «Острова I» обеспечивают систему солнечной электроэнергией. Заводы и доки космических кораблей располагаются на обоих концах длинной трубы в безгравитационной зоне, а значит, делают данное решение ресурсоёмким из-за отсутствия компактности.
Цилиндр (колония) О'Нилла
В научной статье «Космические колонии и энергоснабжение земли» в 1975 г. Дж. О'Нилл описал космическое поселение «Остров III» [5]. По гипотезе американского учёного, наиболее эффективной формой являются два сообщающихся цилиндра, способных обеспечить довольно низкую манёвренность «Острова III». Цилиндры могут иметь длину, достигающую до 25 км, и диаметр - до 6 км, что свидетельствует о высоких затратах на строительство.
Окружность цилиндров делится на чередующиеся полосы суши («долины») и оконные проёмы («солары»). Такая структура делает их уязвимыми со стороны агрессивной внешней космической среды и затрудняет доступ из одной зоны суши в другую. «Долины» на внутренней поверхности, подобно земному ландшафту, включают в себя жилое пространство, парки, леса с озёрами, реками, травой, деревьями, животными и птицами.
Сельскохозяйственные районы отделены от жилых зон в цилиндры, расположенные на расстоянии 32 км от основного объёма. Климат каждого из них приспособлен для выращивания определённых культур. Гравитация, атмосфера и инсоляция базовой части сельскохозяйственных цилиндров приближены к земным; в остальных настроен экспериментальный режим. Фазы роста растений равномерно чередуются, тем самым обеспечивая постоянную готовность нескольких цилиндров к сбору урожая. Подобная схема сельскохозяйственной зоны усложняет уход за растениями и доставку продукции.
Солнечные электростанции, которые состоят из пара-болоидных зеркал, котельных труб и электрических генераторов, снабдят население достаточным количеством энергии. Дополнительные электростанции возле сельскохозяйственного кольца могут включаться при росте плотности населения [6].
Стэнфордский тор
Проект, предложенный студентами Стэнфордского университета в 1975 г., представляет собой трубу диаметром 130 м, согнутую в колесо диаметром около 1800 м [7]. Стэнфордский тор подвержен деформациям основного корпуса под действием силы искусственной гравитации в отличие от капсульной конфигурации ЭКД. Шесть «спиц» с сечением 15 м, противостоящие чрезмерным деформациям, соединяют тор с центральной осью, а также вмещают лифты, силовые кабели и инженерные сети.
Стеклянные окна, установленные на алюминиевых рёбрах, покрывают 1/3 поверхности тора и пропускают солнечный свет на сельскохозяйственные и жилые районы, оставляя незадействованной значительную часть поверхности корпуса.
В жилой зоне на 43 га можно расселить 10 000 человек, что является очень высоким показателем плотности, так как на одного жителя отводится всего 43 м2 внутренней поверхности.
Пространство внутри корпуса тора организовано не только в соответствии с необходимостью пешеходной доступности транспортных «спиц», акустической изолированностью жилых районов от шумной коммерческой и сервисной деятельности, но и с обеспечением пожарной безопасности, распределением веса по окружности тора.
Три жилых района на территории тора разделены обособленными сегментированными сельскохозяйственными зонами. Благодаря такому расположению можно использовать более высокие температуры, уровни углекислого газа, влажность, освещение в контролируемых участках для ускорения развития культур, а также защитить от различных заболеваний растения и животных из других отсеков. В то же время в отсеках начнут разрозненно протекать жизненные процессы, сообщение между ними будет
затруднено, а уход за представителями флоры осложнится небезопасной для человека обстановкой.
На территории предусматривается строительство новых колоний, солнечных электростанций; возможен ремонт спутников и другое техническое обслуживание. Условия абсолютного вакуума предполагают организацию производства уникальных материалов: пеностали и монокристаллов.
Проект Kalpana One
В 2006 г. профессорами американского института аэронавтики и астронавтики предложен проект Kalpana One как новое видение концепций 1970-х годов (объекты «Остров I», «Цилиндр О'Нилла»). Конструкция представляет собой цилиндр радиусом 250 м, длиной 325 м и населением 3000 человек [8]. Данный радиус является минимальным для обеспечения вращения со скоростью 2 об/мин.
Ось вращения Kalpana One сонаправлена с осью «север - юг» Солнечной системы, что гарантирует непрерывную инсоляцию через прозрачную торцевую часть корпуса. Подобное решение позволяет эффективно задействовать зоны с низкой гравитацией.
Во внутреннем цилиндре расположено поселение, во внешних блоках с меньшей силой притяжения - промышленность, склады, зоны сельского хозяйства. Для перехода между цилиндрами и доставки грузов используются лифты и пандусы. В рассматриваемом проекте также затруднена связь между сельскохозяйственной и жилой зонами, что минимизирует участие человека в процессе выращивания растительных культур.
Общая площадь поверхности внутреннего цилиндра -510 000 м2; на каждого жителя приходится 170 м2. Данная плотность способствует организации длительного
проживания в Kalpana One. Жилая застройка совмещена с зонами отдыха, бассейнами, пространствами для спорта, танцев, активных игр, создавая таким образом оптимальный баланс и насыщенность поселения всевозможными функциями.
Необходимая площадь сельскохозяйственных территорий, рассчитанных на 3000 человек, составляет 150 000 м2. Расположение - внутренний цилиндр радиусом 140 м в условиях с низким уровнем гравитации. Выделенный объём разделён на несколько отсеков, которые могут работать при контролируемых параметрах атмосферы, температуры и освещения, что требуется для быстрого и эффективного роста сельскохозяйственных культур [8].
Станция фон Браун
Цель указанного проекта - формирование отрасли космического строительства для ускорения колонизации космоса и всей Солнечной системы. Стартап Gateway Foundation планирует открыть космический отель к 2025 г. [9]. Космоотель предполагается возвести в виде колеса диаметром 190 м, создающего искусственную гравитацию за счёт вращения (это значит, что конструкция, как и Стэнфордский тор, будет подвержена деформациям под влиянием силы искусственной гравитации). Станция предназначена для адаптации человека к воздействию микрогравитации путём симуляции условий Луны.
На станции будут проживать 350-450 человек, включая 100 членов экипажа, что делает очень высокой стоимость строительства и эксплуатации в расчёте на одного жителя.
Проект включает в себя 24 модуля, имеющие площадь до 500 м2 каждый и обладающие различными функциями: общественные блоки (бары, рестораны, зоны отдыха), жилые сектора (гостиницы и частные резиденции), а также
модули для исследований и разработок. Предусмотрены площадки для спортивных активностей в центре невесомости: баскетбол, прыжки на батуте с низкой гравитацией и скалолазание.
Посетителям космоотеля не придётся бороться с микрогравитационными туалетами и душевыми, как это делают космонавты на МКС. Вода для употребления в пищу будет доставляться непосредственно с Земли; для технических целей её планируют перерабатывать. Такое решение исключает автономность станции. В том числе в этом состоит её отличие от ЭКД, где организованы водные экосистемы (с морской и пресной водой) и системы очистки воды естественным (природным) путём.
Международная космическая станция
На данный момент единственной возможностью для космического туризма и пребывания людей на орбите является Международная космическая станция. Первый элемент рассматриваемого комплекса был выведен на орбиту 20 ноября 1998 г. [10]. На сегодняшний день МКС посетили восемь космических туристов, что свидетельствует о низкой пропускной способности станции. Столь малый показатель обусловлен запредельной стоимостью поездки, необходимостью длительной подготовки, небольшой вместимостью помещений МКС. Габариты станции составляют 108 х 74 м, объём - около 1250 м3. Такие размеры не позволяют одновременно принимать большое количество людей, как в ЭКД. МКС создавалась поэтапным добавлением блоков и модулей.
В настоящее время комплекс включает в себя 15 модулей. Они предназначены для жилья, лабораторий, теплиц, тренировок, наблюдений за Землёй и работы в открытом космосе.
Кроме того, имеются складские помещения для хранения грузов и топлива, а также модули для стыковки кораблей и выхода в космос. На МКС отсутствуют системы переработки мусора, ограничено количество воды из-за сложности доставки грузов с Земли. Обеспечение электричеством осуществляется за счёт солнечных панелей, расположенных на корпусе. На станции не предусмотрена достаточная защита от радиации. Для сравнения: в ЭКД основное место пребывания людей (внутренний жилой цилиндр) защищено внешним цилиндром, включающим толщу земли, технические и промышленные слои.
Функциональное зонирование внутреннего пространства цилиндрического ЭкоКосмоДома. Варианты расселения и сценарии проживания
Геометрию оболочки ЭКД конструкции инженера А.Э. Юницкого определяют следующие условия:
• комфортная для пребывания людей гравитация;
• бионический вид;
• иерархия пространств, необходимых для различных функций;
• эффективное использование материалов.
Космическое поселение представляет собой систему из двух капсульных цилиндров с взаимообратным вращением вокруг общей оси. Диаметр внешнего цилиндра равен 500 м при длине 500 м, внутреннего - 300 м при длине 500 м. Общая длина сооружения - 1 км (рисунок 1).
Внешний цилиндр
Жилая зона
Слой плодородной почвы Сельскохозяйственная зона
Техническая зона Лесной массив
Рисунок 1 - Схема внутренней организации ЭкоКосмоДома
Внутреннее пространство цилиндрического ЭКД образовано двумя замкнутыми оболочками, поэтапно удалёнными от его центральной трубчатой оси, через которую проходит связь с космосом и сообщение между жилым и сельскохозяйственным пространствами космической колонии.
Распределение функциональных зон обусловлено следующими факторами: пешеходная доступность, мобильность доставки грузов и продукции, оптимизация инженерных сетей, эффективное землепользование, соразмерная человеку среда, приемлемая плотность жилой застройки.
У внешней поверхности большого цилиндра расположена многоэтажная техническая зона высотой около 10 м. Наличие данного пространства и его объём вызваны необходимостью размещения резервуаров с питьевой и технической водой, складских помещений для хранения продовольствия и техники, а также отсеков с многоуровневыми автономными теплицами для выращивания дополнительной продукции и др.
Разведение растений осуществляется в помещениях с искусственным освещением принтерным методом при помощи роботов [11]. Подобная технология позволяет выполнять посадку, уход и сбор культур без участия человека, при этом условия выращивания в теплицах соответствуют естественным природно-климатическим характеристикам, генетически записанным в ДНК растений за миллиарды лет предшествующей эволюции на планете Земля. Параметры среды, не влияющие на качество сельхозпродукции, но повышающие продуктивность их производства, - влажность, температура, содержание углекислого газа, освещённость, уровень гравитации и др. - будут оптимальными и могут регулироваться в разные периоды вегетации.
В ЭКД предусмотрена возможность использования инженерных систем в дополнение к основным природным процессам очистки воды и воздуха, утилизации отходов, фильтрации углекислого газа и др. Доставка из складов и резервуаров организована автоматическим методом. Система секторов и шлюзов обеспечивает безопасность и автономность всех инженерных систем технической зоны для предотвращения перебоев при вероятных столкновениях с метеоритами. Кроме того, ЭКД на расстоянии в несколько десятков метров планируется окружить мелкой сеткой. Она создаст пространство, где будут вакуум и невесомость, важные для ряда космических производств. Там может размещаться необходимое соответствующее технологическое оборудование. Вместе с тем подобное ограждение станет первой линией обороны - метеорит, превышающий по размерам ячейку сетки, будет частично раздроблен, и дальше полетят его фрагменты, встречая на пути технологическое оборудование, которое примет на себя второй удар. Именно поэтому оболочку ЭКД, отвечающую за его герметичность, достигнут лишь ослабленные остатки метеорита.
Над технической зоной расположен многометровый слой плодородной почвы. Он станет не только главной механической защитой от метеоритной и радиационной космических угроз, но и «зелёными лёгкими» ЭКД, основой для рекреационных и сельскохозяйственных зон. Почвенный биогеоценоз с тысячами видов микроорганизмов сможет поддержать жизнедеятельность флоры и фауны Земли и вне её - в космическом пространстве, в замкнутой экосистеме космического поселения [2]. Интеграция природоподобных инженерных коммуникаций с естественным почвенным слоем обеспечит постоянный
полив и полноценное (без химических удобрений и ядохимикатов) питание растений.
Многометровый слой «космической» почвы, способный погасить удар метеорита массой до 100 кг, содержит минеральный и питательный компонент в виде природного гумуса в количестве 10 %, как и у самой плодородной земной почвы - чернозёма. Минеральная часть для облегчения веса выполнена из вспененных гранул земных минералов, её фракционный состав не препятствует росту корневой системы растений и в то же время обладает необходимыми бронезащитными и противорадиационными свойствами.
Внутреннее пространство космического поселения представлено изменяющимися равнинными, предгорными и горными (у торцов цилиндров) ландшафтами, что создаёт естественную природную визуальную среду (рисунок 2).
Рисунок 2 - Вариант планировочного зонирования внутреннего пространства внешнего цилиндра ЭкоКосмоДома (в развёрнутом на плоскость виде)
На данной оболочке находятся: зона для выращивания различных культур; территории для животноводства; площадки для занятий спортом; прогулочные дорожки; зелёные массивы для обеспечения продуктами питания жителей ЭКД. Пруды и ручьи распределены равномерно, формируя ирригационную сеть и систему поэтапной
очистки воды с минеральной и органической загрузкой. Водоёмы классифицируются:
• по назначению - на рекреационные с пляжной территорией и для разведения рыб, водных растений, моллюсков и иных пищевых продуктов;
• по составу воды - на солёные и пресные, со своими водными экосистемами, подобными земным.
Вокруг водных объектов высаживаются растения для укрепления береговой почвы.
Животноводческие комплексы окружены живыми изгородями - деревьями, кустарниками и вьющимися растениями высотой около 10 м. Важно также обеспечить движение воздуха (ветер) в направлении от мест частого пребывания людей. Кроме того, ветер необходим для опыления растений и укрепления (тренировки) их стеблей и стволов. Движение воздуха, лёгкий ветер и воздухообмен в промежутке между цилиндрами легко организовать, так как они вращаются в противоположные стороны с относительной скоростью, превышающей 10 м/с. Для указанной цели внешняя поверхность внутреннего цилиндра может быть оснащена, например, специальными лопастями с возможностью регулирования их ветровой производительности.
Поля для производства овощей, лекарственных трав, технических культур, а также сады размещаются вблизи животноводческих комплексов. На каждой сельскохозяйственной территории заселяются семьи пчёл и шмелей (для опыления растений). Вместе с тем вокруг зон отдыха для предотвращения проникновения ненужной пыльцы и насекомых-опылителей высаживаются живые изгороди высотой приблизительно 10 м.
Для визуального и психологического комфорта над зелёной зоной расположена воздушная прослойка высотой около 100 м, которая ограничена внутренним цилиндром, формирующим имитацию неба. При этом «небо» должно
быть на несколько десятков метров выше самых больших деревьев.
Жизнь на орбите представляет собой множество вызовов для человека: различные угрозы здоровью; длительный процесс адаптации организма, отличный от земного состав атмосферы [12]. По этой причине для поддержания физического и психологического комфорта, а также для дополнительного оздоровления в ЭКД планируется разместить площадки для активных игр и тренировок всевозможной направленности, сеть прогулочных маршрутов, экотропы, зоны климатотерапии, участки для плавания в водоёмах (таблица).
смены и обмена опытом значительного количества специалистов: научных работников (проведение исследований, лекций, семинаров, мастер-классов); фермеров (уход за растениями и животными); персонала (туристическая анимация, тренировки по различным направлениям) и др. Большая часть обслуживания будет роботизирована, ориентирована в соответствии с планируемыми сценариями пользования для обеспечения бесперебойного функционирования ЭКД. Возможна организация автоматической доставки со складов, посадки и ухода за растениями, уборки, приготовления пищи.
Таблица - Функциональные зоны внутреннего пространства внешнего цилиндра ЭкоКосмоДома
Наименование Количество, %
Лесной массив 30
Поля 30
Луга с территориями для разведения животных 20
Водоёмы 15
Спортивные площадки 5
Общественная зона
Зона жилой
среднеэтажной
застройки
Зона жилой
малоэтажной
застройки
Рисунок 3 - Схема фрагмента высокоплотной застройки жилой зоны внутреннего цилиндра ЭкоКосмоДома (вариант)
Во внутреннем цилиндре ЭКД на многометровом слое «космической» почвы расположены гостиничные и жилые зоны космоотеля, вписанные в окружающие их растительные экосистемы. Отдельный объём для жилых территорий обеспечивает дополнительную безопасность туристов и проживающих в комплексе. Для создания комфортных условий обитания людей необходимо определить оптимальную плотность и количество населения. Ниже рассмотрены различные варианты плотности застройки и режима проживания.
Высокоплотная застройка
для краткосрочных туристических экспедиций
Высокоплотная застройка способна вместить около 10 000 туристов при описанных выше размерах космического дома. Подобная среда лучше всего подходит для краткосрочных (до нескольких недель) экспедиций (рисунок 3). В условиях заданной плотности при среднеэтажной застройке качество жизни улучшается за счёт организации иерархии пространств - от общественных до приватных [13].
Данная система расселения позволяет организовать высокую пропускную способность ЭКД. Положительной стороной является возможность постоянного притока,
Отрицательные факторы высокоплотной застройки: больший расход провизии, существенная нагрузка на системы переработки отходов; снижение контроля над созданной замкнутой экосистемой за счёт постоянного выноса и приноса веществ извне; высокий уровень шума; недостаточный срок для адаптации; отсутствие чувства собственности и, как следствие, потребительское отношение к объектам проживания; сокращение уединённых пространств; доступность приватного отдыха только для VIP-туристов.
В исследованиях Н.Н. Гуровского и А.Д. Егорова указано, что во время полёта и в послеполётный период симптомы, схожие с болезнью укачивания, наблюдаются у каждого третьего космонавта в течение первых 3-6 суток [14]. Если длительность пребывания в ЭКД будет ограничена несколькими неделями, адаптация организма займёт значительную часть поездки. Увеличение срока проживания в условиях высокоплотной застройки может привести к психологическому дискомфорту туристов.
Малоэтажная застройка низкой плотности
для длительного проживания
Малоэтажная застройка низкой плотности позволит рассредоточить жилые дома, возвести камерное поселение
с индивидуальными усадебными участками, что будет оптимально для длительного, комфортного и безопасного проживания в космосе. При подобной системе расселения жилая зона заданной площади может вместить около 2500 человек - из расчёта один дом с плоской крышей и садом на ней площадью по 100 м2, а также приусадебный участок примерно такой же площади на каждого жителя (рисунок 4). При проживании семьями в данном ЭКД может обитать не менее 5000 человек.
Общественная зона
Зона жилой
малоэтажной
застройки
Зелёная зона
Рисунок 4 - Схема фрагмента низкоплотной застройки жилой зоны внутреннего цилиндра ЭкоКосмоДома (вариант)
Положительные стороны низкоплотной застройки: долгосрочные поездки нивелируют срок адаптации и увеличивают приспособленность космических туристов к среде ЭКД; индивидуальные участки создают чувство собственности, обеспечивающее постоянный уход за территорией, повышенный уровень комфорта пребывания; уменьшение расхода провизии и, как следствие, сокращение количества теплиц в технической зоне, меньший износ территорий и коммуникаций, умеренная нагрузка на системы переработки отходов.
Минусы: низкая пропускная способность ЭКД; большая стоимость строительства и содержания системы на человека; меньшее количество специалистов из различных сфер.
Смешанный тип застройки,
включающий в себя краткосрочное проживание
и длительное пребывание вахтовым методом
Данная система поселения рационализирует две предыдущие схемы, создавая вариативность пребывания в ЭКД. Модульность структуры позволяет закрепить оптимальную иерархию пространств.
Места концентрации социальной активности людей и связи между ними обуславливают планировочный каркас жилой зоны ЭКД. Распределение множества открытых
и закрытых участков застройки образуют пространства, которые варьируются по составу, использованию и архитектурной организации. Подобное выстраивание способствует повышению интенсивности задействования территории, формированию зон социальной ответственности, организации различных сценариев визуальных, функциональных и пешеходных связей. Развитая система пешеходных коммуникаций стимулирует социальные контакты, увеличивает вариативность маршрутов [15].
Общественные центры, равноудалённые от жилой застройки, занимают площадь около 12 модулей, что обеспечивает доступ населения к полному спектру услуг. На территории предполагается размещение образовательных заведений, объектов обслуживания, открытых кафе, зон для проведения общественных мероприятий, праздников, лекций (рисунок 5).
Рисунок 5 - Вариант смешанной застройки жилой зоны внутреннего цилиндра ЭкоКосмоДома (в развёрнутом на плоскость виде)
Полицентричная структура выстраивания публичных пространств, характерная для смешанной застройки, формирует сбалансированную жилую среду, насыщенную общественными, инфраструктурными и рекреационными объектами. Деление общественного пространства на небольшие единицы способствует распределению зон
ответственности среди жителей, что прививает чувство сопричастности, общности и самоидентификации [13].
Общественные центры окружены высокоплотной застройкой отелей, которые будут заселены туристами, приезжающими на короткий срок. На участках космических гостиниц предусмотрены камерные зелёные зоны для отдыха. Далее расположены ячейки с усадебными одноквартирными и блокированными домами. Внешний вид и качество строительных материалов построек должны формировать целостную обстановку, создающую единство и разнообразие. Дом в данном случае имеет чисто условное название, так как его окружает комфортная среда (по природно-климатическим характеристикам). Следовательно, не будет необходимости в фундаменте, тепло- и гидроизоляции, системах отопления и кондиционирования, защите от проливных дождей и ураганов, а также в иных требованиях, предъявляемых к традиционным домам на Земле.
Выводы
и дальнейшие направления исследования
Внутренняя организация цилиндрического туристического ЭкоКосмоДома, его концептуальная, природная и инфраструктурная составляющие способны обеспечить комфортное длительное пребывание человека в открытом космосе. Принятая капсульная форма ЭКД, представляющая собой систему из двух цилиндров, является оптимальной по уровню эффективного применения пространства, увеличению полезной площади при сохранении общего объёма. Распределение функциональных зон позволяет рационально использовать поверхность цилиндров, гарантировать высочайшую безопасность космических туристов, наладить логистику и доставку продукции внутри ЭКД.
Внутреннее пространство внешнего цилиндра, включающее лесные массивы, поля, луга для выпаса животных,
спортивные площадки, пруды и рекреационные зоны, может создать естественные условия обитания человека, обеспечить его необходимым количеством жизненно важной продукции - пищей, питьевой водой, чистым воздухом, одеждой, а также местами для трудовой деятельности и исследований, зонами для рекреации и занятий спортом. Внутренний цилиндр вместит большое количество туристов и наладит высокую пропускную способность ЭКД в зависимости от выбранного режима проживания и типа застройки. Возможная организация полётов в невесомости, необычная визуально-пространственная среда, созданная цилиндрической формой, меньшая гравитация, иной состав атмосферы дадут человеку испробовать условия жизни, отличные от земных.
В перспективе развития проекта «ЭкоКосмоДом» рассматривается детальное изучение необходимых параметров для эффективного обучения и дополнительного развития проживающих, укрепления их здоровья, а также для природного отдыха и уникального опыта путешествия людей в открытом космосе. Дальнейшие исследования могут быть направлены на доскональную проработку планировочных решений, способствующих ускорению процесса адаптации человека к пространству ЭКД, улучшению психоэмоционального состояния, синтеза технологий для оптимального функционирования замкнутой экосистемы.
Не менее важным является создание идеального баланса замкнутой биологической системы как единого многофункционального живого организма. Вместе с тем требуется анализ сценариев регуляции жилого космического кластера с учётом постоянного потока туристов, замены или добавления элементов природной экосистемы, заимствованной у лучшей зоны планеты Земля - субтропиков -с идеальными для проживания природно-климатическими условиями.
Литература
1. Безракетная индустриализация космоса: проблемы, идеи, проекты: материалы II междунар. науч.-техн. конф, Марьина Горка, 21 июня 2019 г / Астроинженерные технологии; под общ. ред. А.Э. Юницкого. - Минск: Парадокс, 2019. - 240 с.
2. Юницкий, АЭ. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе: науч. издание / А.Э. Юницкий. - Силакрогс: ПНБ принт, 2019. - 576 с.: ил.
3. Bernal, J.D. The World, the Flesh & the Devil: An Enquiry into the Future of the Three Enemies of the Rational Soul [Electronic resource] / J.D. Bernal. - Mode of access:
https://www.marxists.org/archive/bernal/works/l920s/ soul/index.htm. - Date of access: 29.06.2020.
4. Bernal Sphere Space Settlement Detail [Electronic resource] // National Space Society. - Mode of access: https://space.nss.org/bernal-sphere-space-settlement-detail/. - Date of access: 24.06.2020.
5. O'Neill, G.K. Space Colonies and Energy Supply to the Earth / G.K. O'Neill//Science. -1975. - No. 190 (4218). - С. 943-947.
6. O 'Neil, G.K. The High Frontier: Human Colonies in Space / G.K. O'Neill. - 3rd edition. - Burlington: Collector's Guide Publishing, Inc, 2000. - 184 p.
7 Space Settlements: A Design Study [Electronic resource] -Mode of access: https://space.nss.org/settlement/nasa/ 75SummerStudy/Chapt5.html. - Date of access: 30.06.2020.
8. Globus, A. Kalpana One Space Settlement [Electronic resource]/A. Globus [et al.]. // National Space Society. -Mode of access: https://space.nss.org/kalpana-one-space-settlement. - Date of access: 02.07.2020.
9. The Gateway Foundation [Electronic resource] - Mode of access: https://gatewayspaceport.com. - Date of access: 24.06.2020.
10. International Space Station Facts and Figures [Electronic resource] // Canadian Space Agency. - Mode of access: https://www.asc-csa.gc.ca/eng/iss/facts.asp. - Date of access: 06.07.2020.
11. Neves, A.J.R. Service Robots/ A.J.R. Neves. - Rijeka: InTech Publishing, 2017. - 174 p.
12. The Architectural Relevance of the International Space Station [Electronic resource] - Mode of access: https:// www.architectural-re vie w. com/essays/re vie ws/the-ar-chitectural-relevance-of-the-international-space-station/ l00l4002.article. - Date of access: 04.07.2020.
13. Мельникова, В.М. Принципы разумного урбанизма как концептуальная основа зарубежного градостроительства /В.М. Мельникова, НА. Масталерж//Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. - 2011. - № 1. -С. 31-37.
14. Гуровский, Н.Н. Некоторые проблемы космической медицины [Электронный ресурс]/ Н.Н. Гуровский, А.Д. Егоров. - Режим доступа: http://www.astronaut.ru/ bookcase/books/20gagarin/text/04.htm. - Дата доступа: 11.08.2020.
15. Хегай, ИВ. Градостроительная организация смешанной жилой застройки в условиях нового строительства: автореф. дис.... канд. архитектуры: 05.23.22/И.В. Хегай; Моск. архит. ин-т. - М: МАРХИ , 2013. - 26 л.
