Большинство мощных двигателей обладают выхлопом с температурой в тысячи градусов. И как с таким садиться? Нежелательно совершать посадку лишь затем, чтобы немедленно утонуть в луже свежеприготовленной лавы. (Мы проигнорируем назойливого коротышку в первом ряду, с его дурацким вопросом "почему бы просто не оставить корабль на орбите и не совершить посадку на специальном челноке, раз уж мы всё равно его притащили?) Как взятая чуть ближе, чем с потолка, температура выхлопа составит примерно 100°K * Ve2. Таким образом, при скорости истечения 20,000 м/с у нас получится цифра порядка 40,000°K.

Энергия частиц (примерно того, что крутится у нас внутри двигателя) составит Ae = (0.5 * Am * Av2) / B где Ae = энергия частиц (Кельвинов) Am = масса частиц (г) (1.6733e-24 грамм для моноатомного водорода) Av = скорость истечения (см/с) B = постоянная Больтцмана: 1.38e-16 (erg K-1) Общая энергия выхлопа: Fp = (F * Ve) / 2 где Fp = мощность (ватт) F = тяга (ньютонов) Ve = скорость истечения (м/с) (Обратите внимание, что в уравнении выше она дана в сантиметрах, а здесь - в метрах)

из фильма Destination Moon 1950

(Спасибо за анализ Тимоти Литтлу) [1] Мощность выхлопа. Скажем, у нас газовый атомный двигатель, скорость истечения у него 50,000 м/с а тяга 1,000,000 ньютон. Это даст нам 25,000,000,000 ватт (25 гигаватт). Скажем, что основной выхлоп сконцентрирован в зоне диаметром в десять метров. Округлённое распределение - 300 мегаватт на квадратный метр. Хватит, чтобы испарить поверхностный слой чего угодно. Вопрос в том, насколько глубоко? [2] Тепловое излучение. Мы говорим о крайне высокой температуре, так что возможно, поверхность будет отдавать это тепло быстрее, чем разогреваться? 300 МВ/м2 примерно соответствует излучению чёрного тела, разогретого до 8500° K. Температура будет примерно такого порядка.

Художник Jean-Claude Forest

[3] Теплопроводимость. Ну ладно, поверхность раскалилась. Как быстро тепло уйдёт ниже? У многих камней теплопроводимость достигает 2 В/м-К или около того. Температурному градиенту в этом случае потребуется быть весьма высоким, около 150 МК/м. Я подозреваю, это значит, что поверхность будет испаряться. Слой жидкого расплава не превысит микрометра в любой момент. [4] Количество испарённой материи. Как грубая оценка, у камня теплоёмкость где-то 1 кДжоуль/кг-К. Если температура повысится до 7000° К, можно говорить о чём-то вроде 7 мДж/кг. При оценочной плотности 3000 кг/м3, 21 гДж/м3. Если финальная часть посадки занимает около 20 секунд, имеет смысл говорить о примерно 23 м3 камня. С учётом вышеназванного диаметра зоны посадки, в глубину испарится около 30 сантиметров.

Итак, на основании анализа выше, я полагаю, можно говорить о том, что выхлоп даст некоторую эрозию поверхности, причём газообразная раскалённая материя будет стремительно разлетаться в стороны. Крайне малая теплопроводимость означает, что озеро лавы просто не успеет образоваться. Любая жидкость будет выдуваться газом, частично испаряться, и затем конденсироваться в ходе стремительной потери температуры. По моим догадкам, дело закончится большим неглубоким кратером, окружённым некоторым количеством крайне мелкого пепла из кристаллизовавшегося камня с вкраплениями более крупного мусора, сдутого выхлопом.

Анализ Тимоти влечёт некоторые важные последствия. У ракеты на газовом атомном двигателе имеются неплохие шансы заполучить в побочные эффекты большое количество радиоактивных осадков.

Ещё хочу заметить, что не помешает оснастить корабль тремя посадочными ногами или стабилизаторами, а то и вовсе настраиваемыми посадочными опорами переменной конфигурации. Вам доводилось когда-нибудь сидеть на стуле с четырьмя опорами, когда одна чуть короче? В итоге вы качаетесь взад и вперёд, что слегка раздражает вас (или окружающих), но влечёт совсем иные последствия для ракетного корабля высотой около шестидесяти метров. В космических романах Андре Нортон вершиной пилотского мастерства считалась "идеальная посадка на три опоры"

Дело в том, что по трём точкам автоматически можно задать геометрическую плоскость, а вот с четырьмя всё несколько сложнее. На четыре и более опоры можно сесть на близкую к идеально ровной поверхность - и только. Лучше бы им быть настраиваемыми, иначе о посадке на поверхность каменистых планет и лун придётся забыть и ограничиваться космодромами.

Разумеется, есть причина и на то, чтобы обзавестись четырьмя и более посадочными опорами. Если задавать центр образованной посадочными опорами фигуры по трём опорам, получится треугольник. Вынесите в какой-то момент центр масс за его границы - и ракета упадёт.

Это может случиться, если вам подвернётся неровная поверхность, а первая опора войдёт в контакт выше, чем две остальные. Когда они тоже войдут в контакт с поверностью, вышерасположенная опора толкнёт ракету дальше, что может привести к опрокидыванию. Есть шанс, что всё закончится лишь временными колебаниями, причём две опоры могут уже прочно закрепиться на месте, а нос ракеты ещё будет качаться. Преимущество четырёх опор в том, что в геометрическом плане квадрат обладает куда большим расстоянием до точки, где боковой вынос центра масс приводит к опрокидыванию. Это заметно повышает безопасность. Если вам требуется больше трёх посадочных опор, просто убедитесь, что ваши опоры настраиваются по высоте и могут решить проблему "шатающегося кресла" сами.

Журнал Galaxy Magazine, февраль 1951. обратите внимание на кабели, стабилизирующие ракету. Для снижения нагрузок они прикреплены к средней части корпуса.

Майк Вильямс указал на проблему распределения массы по четырём опорам: Возможное преимущество трёх опор в том, что они более-менее равномерно делят нагрузку между собой. Четыре опоры и неровная поверхность приведут к заметно менее удобному распределению. Вам придётся рассчитывать опоры на более мощную нагрузку, возможно, даже предусмотреть какой-то механизм распределения массы, что ещё больше увеличит их массу за счёт другой полезной нагрузки. Если от центра до опоры у нас расстояние D, то 4 опоры будут стабильны с центром тяжести на расстоянии до sin(45)*D от центра. Для корабля с тремя опорами та же стабильность достигается при 1.414*D расстояния между опорой и центром. Может оказаться, что удлиннение опор даёт экономию по массе большую, чем добавление четвёртой ради той же стабильности. В этой схеме есть свои плюсы и минусы, поскольку различия двух вариантов могут оказываться более важными в разных условиях. Один из примеров - масса опор. Она может лишь незначительно меняться при удлиннении трёх опор, но совсем другое дело - бюджет массы на четвёртую опору.

Безопасность прежде всего. Бернард Пик заметил, что по текущим европейским стандартам безопасности офисные кресла должны иметь пять опор, чтобы потеря одной ещё не приводила к несчастным случаям.

Шон Уиллард обратил моё внимание на важное математическое доказательство. Установлено, что если а) у вас есть структура с четырьмя опорами, б) все опоры равной длины, в) поверхность непрерывна и обладает уклоном не более 15 градусов и г) вы можете вращать структуру вокруг её центра, то вы всегда найдёте стабильное положение, в котором исключено раскачивание взад и вперёд. При этом вам не придётся вращать структуру больше, чем на девяносто градусов.

Учтите, что эта позиция не гарантирует идеально ровного положения. Если вас интересуют детали, можете прочитать этот документ.

Шон сказал: "Можно разработать систему из лидара или радара, возможно, четырёх антенн, по одной на каждую опору, компьютера и маневровых двигателей, которая может автоматически посадить корабль в оптимальное положение. Для человека это будет связано с некоторыми трудностями, хотя не самыми большими, при наличии подготовки и требуемого оснащения."

Тем не менее, что, если какая-то авария приведёт к опрокидыванию ракеты? В цивилизованном порту вы проведёте некоторое время в ожоговом центре, утешая себя мыслью о том, что в порту, наверное, отыщется всё необходимое, чтобы поднять корабль обратно. Ну, если он ещё подлежит восстановлению, а ваша страховка это всё покрывает. А вот если дело произошло в глубоком космосе, и ваша связь недостаточно мощна для вызова помощи, у вас проблема. Если корабль не очень большой, Исаак Куо предположил возможность установки А-образной опоры с лебёдками и прочными кабелями. Экипаж поднимает корабль на кабелях, проводит ремонт помятой ходовой и опор, после чего устанавливает корабль в нормальное положение.

Из книги THE BEAST MASTER Andre Norton, 1956

Эрик Толл указал, что в данном случае требуются меры предосторожности, чтобы не повредить хвост ракеты при её перемещении. Его блестящее предположение заключалось в обращении к опыту инженеров, занимавшихся египетскими обелисками. Во многих отношениях, эти люди занимались той же самой работой, что и аварийная команда в случае предполагаемой ракетной аварии. В 1586 инженеры опустили, передвинули и подняли Ватиканский Обелиск (потому что с эстетической точки зрения его можно было поставить лучшим образом). Обелиск весил 330 тонн и высился на 25 метров. Не самое большое различие с моим Полярисом. У того 43 метра длины и 378 тонн массы. Обелиск потребовал 140 лошадей и год работы, но я уверен, что современная машинерия справится куда быстрее (при условии, что местные жители не стреляют в рабочих при каждом удобном случае). Балки для сборки А-образной монтажной опоры могут входить в стандартное оснащение космического аппарата дальней разведки, возможно, с размещением их вдоль центрального ствола корпуса и возможностью извлечения через нос - для увеличения длины отдельной балки. Они могут являться частями корпуса, но это может привести к их деформации в момент изначального несчастного случая. Исаак сказал, что дальнейших повреждений хвоста можно избежать, если поднять хвост на кабелях. Лучшим решением будет подъём корабля плашмя за крепление в его средней части с последующим разворотом. Для этого также хватит опоры в половину высоты корабля.

Гэрон Уайтед также указал некоторые дополнительные проблемы:

Если не получится воспользоваться инженерными средствами, Эрик предположил, что корабль можно так или иначе загнать в воду - например скатить в озеро, или вырыть котлован. Есть некоторые шансы утвердить корабль вертикально с помощью балластной жидкости. Есть также вероятность, что тяжёлые компоненты атомного двигателя приведут к стабилизации корабля "поплавком". Исаак Куо, впрочем, заметил, что большие топливные баки могут привести к тому, что корабль будет плавать на боку, почти не погружаясь, а тяжесть двигателя только чуть притопит корму - вроде подвесного мотора на большой лодке.

В книге Хайнлайна Время для звёзд, факельный корабль Льюис и Кларк избегал проблем "неровной зоны посадки" и "эрозии взлётного поля" обычной посадкой на воду. Это же в полной мере относилось к посадочным челнокам из книг Джерри Пурнелла о СоВладении. К сожалению, в солнечной системе океан в пригодном для такой посадки виде имеется лишь на поверхности Терры (ну и ещё метановые океаны Титана. На лунах Юпитера есть вода, но там она глубоко под слоем льда).

Дополнительную безопасность может обеспечить неполное глушение моторов. Своевременное включение маневровых двигателей может удержать корабль от аварии.

Перемещение корабля в порту может оказаться непростым делом. Корабль слегка поднимается на опорах, так, чтобы под него можно было завести тягач. Затем корабль закрепляется на платформе тягача, и команда перевозчиков занимает свои места. Так называемый "нижний" ведёт тягач. Его товарищ, известный как "верхний", находится в контрольной рубке космического аппарата. Под каждой опорой корабля находится гидравлическая ртутная капсула. Человек наверху следит за положением корабля и контролирует уровень ртути в капсулах. Если корабль меняет положение - в капсулах изменяют уровень ртути, чтобы компенсировать наклон.

Космопорт зачастую предлагает услуги квалифицированного весовщика. Каждая опора космического аппарата устанавливается на пластину весов. Весовщик читает показания, и даёт указания капитану. Если масса космического аппарата заметно различается с расчётной, имеет смысл облегчить корабль перед взлётом, или наоборот, воспользоваться балластом.

Это, кстати, одна из причин, по которой в космопорте берут плату за постой.

Космопорты, где вероятно появление большого количества неумелых капитанов, могут заранее озаботиться чуть более прочными комнатами лётного контроля. Скажем, заглублёнными бункерами с противопожарным и антирадиационным покрытием где-то в полметра толщиной...

В космопорте логично наличие ожогового центра (для тех, кто переживёт аварию химической ракеты) и центра обработки радиационного поражения (на случай аварий с атомными ракетами). Если приходится работать с любыми фрагментами чужих экосистем, не помешают и карантинные блоки. Если ваш сеттинг связан с межзвёздными кораблями, космопорты могут стать экономически важными источниками товаров с других планет. В таком случае они могут пользоваться экстерриториальностью, как любое современное посольство. Местные законы могут не работать на территории самого порта. Вряд ли местному правительству захочется раздражать гостей из космоса, от которых зависит их собственное благосостояние. Если экстерриториальность не относится к самому космопорту, она может относиться к пространству кораблей. Те будут считаться частью планеты, где их регистрировали.

С учётом вышесказанного можно предположить таможню для изучения поступающих товаров и того, что уходит с планеты. Отдел депортации может заниматься выдворением "нежелательных гостей" с планеты.

Логично возникновение "звёздного городка" - зоны портовых кварталов с барами, туристскими завлекухами, ресторанами, казино, борделями, а также любым иным средством безболезненно избавить экипажи кораблей от их денег. Не исключено также и наличие ломбардов для выуживания инопланетных диковинок и ценного снаряжения у проигравшихся гостей космопорта. О контрабандистах и чёрном рынке и говорить не стоит, как и о некоторых путях незаконного прибытия или отбытия без вмешательства таможни, как и любых иных структур.

Из книги Роберта Хайнлайна Двойная Звезда , 1956

Майкл Андре-Дрюсси указал, что местоположение портовых кварталов будет зависеть от надёжности кораблей и последствий аварии. Портовые кварталы могут находиться на удалении от самого порта или охватывать его кольцом, с дешёвым жильём для невзыскательной публики там, куда чаще всего уносит всякую дрянь (пары химического топлива, радиоактивные осадки и всё такое...) с посадочного поля. Тот же фактор повлияет на удаление космопорта от населённых территорий. В случае повышенной опасности, его наверняка запихнут в безжизненную глушь. В этом случае звёздный городок будет расположен на полпути от космопорта к ближайшему городу. Соединять их будут ветки скоростного транспорта.

Радиоактивные осадки чаше всего выглядят как длинный тонкий язык, вытянутый по ветру. Так что, если ветер дует в основном на юго-восток, логично поместить Звёздный Городок на северо-западе. При этом средние по качеству жилые кварталы будут на севере и западе, на северо-востоке и юго-западе разместятся посредственные, а гетто на востоке и юге. На юго-востоке, скорее всего, трудно будет встретить что-то, кроме свалок.

Разумеется, что любое уважающее себя тоталитарное правительство не забудет окружить космопорт аналогом Берлинской Стены. Колючая проволока, пулемётные гнёзда, прожектора и патрульные собаки прилагаются.

Более реалистичная ситуация сведёт роль порта к транспортировке людей и грузов с поверхности на орбиту, вместо сомнительного удовольствия возни с взлётом и посадкой десятков летающих Чернобылей.

Из мультфильма Космический Ангел (1962). Стартовые площадки заглублены в шахты, вероятно для того, чтобы защитить наземные команды от радиоактивных двигателей.

Когда проводят работы в порту, на борту корабля присутствует часть экипажа. В этом случае командный центр из рубки пилотов перемещается на квартердек. В торговом корабле это скорее всего будет помещение в грузовом трюме. Дежурный офицер и его персонал, скорее всего, найдутся там.

В "мокром" флоте квартердек - просто отсек, где на борт принимают всех посетителей.

Помните, что если корабль не сбалансирован, он может перевернуться. Грузы требуется размещать правильно, с указанием в корабельных документах (иногда эту бумагу называют "график центра масс и момента инерции").

Они попали в конический отсек. Наверху лежал пилот в противоперегрузочном кресле. Ниже у стен располагались пассажирские места. "Грузись по местам!" - крикнул пилот - "Пристёгивайтесь."

Десять мальчиков один за другим заняли места. Один замешкался. "Эй, мистер", - позвал он.

"Да? Грузись в койку."

"Я передумал. Я не полечу. "

Пилот воспользовался определённо малопригодным для офицерского состава лексиконом и повернулся к панели управления. "Башня! Уберите пассажира из девятнадцатого!" Он выслушал ответ и сказал: "Слишком поздно менять лётный план. Пришлите балласт." Он повернулся к мальчику и крикнул: "сколько ты весишь?"

"Э... сто тридцать два фунта, сэр."

"Сто тридцать два фунта, живо!" - Пилот отвернулся от пульта. - "Тебе лучше убраться с этой базы, пацан, или по возвращении я шею тебе сверну."

Лифт прибыл, и три кадета выскочили в отсек. Двое тащили мешки с песком, ешё один - пять свинцовых гирек. "Один-три-два по массе", - объявил кадет.

"Поехали!" выдохнул пилот и вернулся к панели управления.

---

Из фильма Conquest of Space (1955)

Мэтт собрался, последний в очереди, и обнаружил, что скутер полон. Для него места не было - всё заняли кадеты в скафандрах, занятые креплениями ремней.

Пилот махнул ему. Мэтт подобрался ближе и прижался к его шлему своим. "Мистер", - сказал кадет, - "Вы можете управляться с приборами?"

Мэтт предположил, что речь идёт о простой инструментальной панели скутера, и ответил: "Да, сэр."

"Тогда занимай кресло второго пилота. Какая у тебя масса?"

"Два восемь семь, сэр," ответил Мэтт, быстро прикинув общую массу скафандра и снаряжения. Мэтт пристегнулся и глянул по сторонам в поисках Текса и Оскара. Он чувствовал себя крайне важной персоной, хотя для скутера второй пилот был нужен примерно как телеге - пятое колесо.

Старший кадет ввёл массу Мэтта в свой график центра масс и момента инерции, глянул на него и сказал Мэтту: "Передай Г-2, чтобы махнулся креслом с Б-2"

Мэтт включил передатчик и отдал приказ. Последовала некоторая возня, пока крепко сбитый парень менялся местами с кадетом помельче. Пилот махнул кадету на контроле ангара и стартовая колыбель выехала наружу.

Скутер - пассажирская ракета самого минималистского дизайна, своего рода плот с мотором. В космосе аэродинамика не нужна. Ракетный мотор даже кожуха не имеет. Паутина металлического крепежа держит его заодно с пассажирскими сиденьями. Это не "корабль" если вам сколько-то важно наличие корпуса, отсеков и всех прочих атрибутов. Пассажиры занимают места, и ракетный мотор просто делает свою работу.

Вскоре после взлёта космический аппарат запрашивает у контрольной башни дистанцию, пеленг и скорость отрыва. Это не только определяет соответствие траектории расчётной, но и позволяет лишний раз проверить работу бортовых приборов. Обычно этим занят второй пилот.

В книге Айзека Азимова The Currents Of Space, корабли оснащались вымышленным "диамагнитным полем". Оно позволяло им скользить по взлётной площадке. Диамагнетизм - явление отталкивания двумя полюсами магнита. Неясно, возможно ли это по законам физики.

Из книги Айзека Азимова The Currents Of Space :