Марсиане
Приложение: Технологический глоссарий
"Арес III Технологии"
"Гермес" — самый дорогой аппарат, когда-либо созданный человечеством. Рассчитанный на работу в космосе в течение не менее тридцати лет, корабль предназначен для доставки с Земли на Марс членов экипажа и марсианского спускаемого модуля (MDV; см. отдельную запись, посвящённую ему), а затем возвращения экипажа и образцов грунта назад на Землю. "Гермес" оснащен ионными двигателями VASIMR и атомным реактором в качестве источника энергии. Двигатели используют ксенон в качестве рабочего тела. Корабль спроектирован так, что путём вращения бытового отсека вокруг центральной оси способен формировать в нём искусственную гравитацию, равную притяжению на Марсе. "Гермес" оснащен тремя шлюзами – одним в носу и двумя на основном корпусе. Каждый шлюз предназначен как для стыковки с космическими аппаратами, так и для входа/выхода астронавтов для осуществления ВКД (внекорабельной деятельности, т.е. выходов в открытый космос).
Марсианская сборно-шатровая среда обитания ("HAB" или Дом) — надувная конструкция с системой жизнеобеспечения, защищённая от радиации и предназначенная для использования экспедициями проекта "Арес" на срок до шестидесяти солов (марсианских дней). Дом собирается из набора компонентов, содержащихся в четырнадцати контейнерах, доставляемых на Марс заранее, до прибытия экспедиции. Экипаж натренирован распаковывать и собирать Дом за одну восьмичасовую смену. Дом оснащён тремя шлюзами, пятнадцатью электрохимическими генераторами — водородными топливными элементами расчётной ёмкостью 9000 кВт*ч каждый, баками на 300 литров воды, баллонами на 100 литров сжиженного кислорода и 50 литров сжиженного азота, а также укомплектован запасами продовольствия из расчета 150%-го обеспечения ожидаемой длительности миссии. Кроме того, в комплектацию входят небольшая геолого-химическая лаборатория, микроволновая печь для разогрева пакетов с едой, шесть кушеток и душ для дезактивации, чтобы можно было смыть перхлоратную пыль со скафандров и самих членов экипажа.
Полотно Дома — чрезвычайно прочная эластичная многослойная ламинированная ткань. Она предназначена для обеспечения защиты от излучения и удержания атмосферы Дома с учетом экстремальной разницы давлений изнутри и снаружи. Детали из полотна собираются и склеиваются вместе с помощью специальной двухкомпонентной эпоксидной смолы, которая после смешивания набирает максимальную прочность всего за шестьдесят секунд даже в условиях Марса. Эта смола поставляется как в тюбиках для точечного использования, так и в виде «уплотнительных полос» для быстрого нанесения по длинным прямым швам.
Марсианский экспедиционный ровер (вездеход) — большое четырёхколёсное транспортное средство, предназначенное для размещения одного водителя и двух пассажиров, а также грузов, перевозимых как внутри, так и снаружи. Кабина ровера герметична и снабжена системой жизнеобеспечения, что позволяет снимать скафандры во время работы. Каждый ровер оснащён четырьмя электрическими колесами с встроенным независимым приводом, работающими от литий-ионного аккумулятора ёмкостью 9000 кВт*ч. Каждая миссия "Арес" снабжается двумя роверами, которые в случае чрезвычайной ситуации могут быть сцеплены друг с другом с помощью особых сцепок, обеспечивающих распределение энергии и воздуха между транспортными средствами. Два запасных колеса поставляются в комплекте на случай неисправности или поломки. Максимальная скорость: 25 км/ч. Максимальная дальность поездки на одной зарядке: 35 км. Максимальный радиус удаления от Дома: 10 км. Потеря одного ровера является автоматическим основанием для отмены всех последующих целей наружных работ, использующих ровер, и потенциальным основанием для прекращения миссии. Уровень углекислого газа внутри ровера контролируется с помощью одноразовых, не пригодных для повторного использования фильтров на основе гидроксида лития.
Атмосферный регулятор — подсистема Дома, которая анализирует и контролирует количество кислорода, азота и углекислого газа в атмосфере Дома. Управление атмосферой осуществляется либо добавлением большего количества желаемого газа из резервуаров, либо удалением его с помощью процесса фракционирования с использованием естественного холода Марса – воздух пропускается через внешний блок атмосферного регулятора (AREC), расположенный за пределами купола Дома в целях экономии энергии, необходимой для сжижения обрабатываемого воздуха. Различные точки кипения входящих в состав смеси газов позволяют регулятору атмосферы контролировать, какие компоненты воздуха направлять в резервуары-хранилища (либо добавлять оттуда). Воздух, возвращающийся в систему, нагревается электрическими элементами до внутренней температуры Дома. Регулятор атмосферы не может конденсировать или отделять газы легче азота.
Оксигенератор — подсистема Дома, которая преобразует углекислый газ, выделенный из внутренней атмосферы Дома регулятором атмосферы, в пригодный для дыхания кислород с помощью нагревательных элементов и катализаторов. Полученный остаток в виде углерода является основным побочным продуктом данного агрегата.
Установка очистки воды — подсистема Дома, которая фильтрует и очищает использованную воду, включая избыток водяного пара в атмосфере, и возвращает чистую воду в резервуар для повторного использования. Эта система экономит вес. При её отсутствии расчётный вес доставляемой воды вчетверо превысил бы вес самого устройства. Системы фильтрации требуют регулярного технического обслуживания, но сами фильтры многоразовые и весьма долговечные.
Атмосферный защитный спецкостюм (скафандр) — выпускаются в двух вариантах: обычная версия, используемая на борту "Гермеса", предназначена для использования при выходе в открытый космос, также используется при посадке/взлёте с Марса; второй вариант — это очень прочный износостойкий скафандр для работ на поверхности, специально разработанный для предотвращения повреждений от пыли, камней, реголита и т.п. Поверхностные скафандры, в частности, используют одноразовые фильтры для удаления углекислого газа из внутренней атмосферы (того же типа, что и в роверах). Скафандры также оборудованы двухлитровыми баллонами для дыхательной смеси (сжиженные кислород и азот), небольшим резервуаром для воды, радиоприёмником малого радиуса действия и внутренним дисплеем, проецирующим изображение на внутреннюю сторону забрала шлема. Две камеры установлены на шлеме и правой руке. Внутренние батареи, рассчитанные на 12 часов непрерывной работы, подзаряжаются с помощью специальных стоек, установленных в Доме, и розеток, доступных в роверах. Все шлемы стандартизированы, чтобы быть взаимозаменяемыми со всеми скафандрами; перчатки, однако, подгоняются под заказ для каждого астронавта индивидуально.
Комплект связи — две отдельные системы, соединённые кабелем с радиосистемами Дома. Исходящие передачи ведутся с использованием большой параболической антенны для прямой связи с Землей. Входящие сигналы принимаются на фазированную антенную решётку, расположенную непосредственно на грунте возле Дома. В случае потери основной системы связи в качестве резерва используется МВМ, способный обеспечить прямую связь с Землей, "Гермесом" или любым из множества орбитальных аппаратов в локальном пространстве Марса. Потеря основных коммуникаций является условием досрочного прекращения миссии. Дом также имеет простейший радиовещательный маяк, используемый системами ровера и навигационными системами скафандров. Маяк работает независимо от основных систем связи.
Марсианский спускаемый модуль (MDV, МСМ) — капсула, предназначенная исключительно для доставки экипажа с "Гермеса" к месту экспедиции на марсианской поверхности. Используя комбинацию теплозащитных экранов, парашютов и двигателей ориентации, работающих на гидразине, капсула с высокой точностью спускается через марсианскую атмосферу к целевой точке в зоне посадки. Как только MDV выполняет манёвр на спуск, уже невозможно отменить миссию или возвратиться на борт "Гермеса" иначе как при помощи MAV. Внутренняя кабина MDV практически идентична MAV, с собственной системой жизнеобеспечения, рассчитанной на срок до сорока восьми часов на случай непредвиденных обстоятельств, связанных со сборкой Дома.
Марсианский взлётный модуль (MAV, МВМ) — самый большой и тяжёлый груз, доставляемый на Марс предварительно, задолго до самой экспедиции. Чтобы сэкономить вес топлива, необходимого для выхода на орбиту с поверхности Марса (примерно такого же, как у самого модуля без топлива), MAV приземляется на Марс за два года до прибытия людей и, используя радиоизотопный тепловой электрогенератор (РИТЭГ) для энергоснабжения топливной установки, превращает углекислый газ из марсианской атмосферы в метан и кислород. На этот процесс требуется не менее пятнадцати месяцев.
Модуль состоит из посадочной ступени (с теплозащитным экраном, парашютами и двигателями достаточной мощности для контролируемой вертикальной посадки, плюс РИТЭГ и топливная установка), и двухступенчатой взлётной ракеты, которая, в свою очередь, состоит из первой ступени (многодвигательной), второй (с единственным двигателем) и двухпалубной капсулы для экипажа и груза.
Система бортового жизнеобеспечения заправляется от расходных баков Дома и может поддерживать экипаж до трёх суток полёта. Солнечные панели обеспечивают переход в резервный режим ретрансляционного спутника связи в случае, если экспедиция отменяется непосредственно перед приземлением, или если MAV не сможет выйти на траекторию приземления. MAV содержит системы связи с тройным резервированием, способные устанавливать каналы передачи данных непосредственно с Землей или с любым космическим кораблем или спутниками на орбите или проходящими около Марса.
MAV является самым критически важным компонентом оборудования в любой экспедиции "Арес". Если MAV не полностью функционален, экспедиция даже не предпринимает попытку посадки. Если возникает любая непредвиденная ситуация, которая может хотя бы теоретически представлять опасность для MAV, миссия прерывается и астронавты немедленно стартуют на встречу с "Гермесом".
Технологии Эквестрии
"Амицитас" — первый специально созданный многоцелевой космический корабль Эквуса (в отличие от капсул и сборных орбитальных модулей). Первоначально разработанный Твайлайт Спаркл в качестве испытательного стенда для двигательных реактивных систем использующих в качестве топлива магию, "Амицитас" стал первым пилотируемым транспортным средством, вышедшим на орбиту Луны. "Амицитас" был восстановлен из полузаброшенного состояния и использовался в качестве испытательного стенда для планового испытательного полёта на Спаркл-двигателе (см. ниже).
В конфигурации, использованной для третьего полёта "Амицитас", внутренняя часть корабля состояла из трёх герметичных отсеков. В кабине управления или на мостике корабля, располагалось семь ложементов и все органы управления, необходимые для функционирования корабля, а также воздушный шлюз, не предназначенный для стыковки. В центральном отсеке, именуемом также бытовым отсеком, находились запасы продовольствия, спальная зона и верхний док-порт для стыковки с космической станцией "Объединённых космических программ" или другими судами. В кормовом отсеке, на инженерной палубе, располагался Спаркл-двигатель и множество мана-батарей для использования в качестве источника энергии как для Спаркл-двигателя, так и для трёх основных двигателей орбитальной тяги. Доступ к двигателям и батареям осуществляется через очень большой грузовой шлюз.
Наружная конструкция корабля состояла из внешнего корпуса обтекаемой аэродинамической формы с достаточной подъёмной силой, чтобы обеспечить посадку на ВПП (хотя также были предусмотрены аварийные парашюты), трёх основных двигателей для использования на орбите или в дальнем космосе и восьми блоков двигателей маневрирования и ориентации. Первоначальный запуск на орбиту осуществляется сборкой внешних ракет-носителей, использующих химические двигатели. Система охлаждения, способная регулировать температуру корабля в космосе, основана на водяном контуре, расположенном между внешним и внутренним корпусами.
Электропитание обеспечивалось системой преобразования маны в электричество, с аварийно-резервной солнечной батареей, которая могла быть развёрнута из отсека над мостиком в случае отказа преобразователя. Связь с Эквусом обеспечивалась магической сетью телеприсутствия, которая обеспечивала мгновенную видео- и аудиосвязь с центром управления. Электрическая радиостанция с шестью предварительно настроенными каналами частотной модуляции была установлена как резервная система связи для чрезвычайных ситуаций.
Спаркл-двигатель — зачарованный артефакт, предназначенный для телепортации самого себя и всего, что прикреплено к нему, на определённое, заранее установленное расстояние каждый раз, когда электрический импульс попадает на его основной кристалл. Как и в случае с более распространёнными заклинаниями телепортации, необходимая магическая энергия пропорциональна квадрату расстояния, на которое осуществляется переброска, но сама телепортация происходит практически мгновенно, независимо от расстояния. Таким образом, телепортируя массу на короткие расстояния сотни тысяч раз в секунду, можно достичь мнимых скоростей, которые были бы невозможны при использовании движителя на основе реактивной тяги. Однако чары, вложенные в артефакт, могут телепортировать только на фиксированное (заранее прописанное) расстояние в определенном направлении (обычно совмещённом с осью корма-нос корабля). Единственное исключение — это работа особых заклинаний безопасности, которые заставляют телепорт смещать пункт назначения на максимально близкое расстояние, необходимое для избегания столкновений или сосуществования двух разных масс в одной и той же точке пространства.
Спаркл-двигатель избегает релятивистских эффектов, полностью обходя их ограничения. После телепортации импульс корабля остается точно таким же, как и до телепортации. Однако, перемещаясь из точки в точку в пространстве, но не пересекая пространство между ними, теоретически, двигатель может позволить путешествовать быстрее, чем свет, фактически не достигая скорости света.
На практике Спаркл-двигатель состоит из системы управления, основного зачарованного телепортационного артефакта и сборки из мана-батарей, которые обеспечивают его потребным потоком энергии.
Мана-батареи — хотя все зачарованные артефакты хранят какую-то магическую энергию (ману), как часть своего зачарования, артефакты, специально предназначенные только для хранения маны для дальнейшего использования, не были созданы пони до начала Эквестрийской космической гонки 1006-1007 годов. Ранние модели требовали зарядки непосредственно единорогами и были склонны к постепенной разрядке, но самая последняя модель позволяет вести автоматическую подзарядку от окружающей среды. Мана-батареи, созданные для третьего полёта "Амицитас", представляли собой кристаллический куб (предпочтение было отдано аметисту) с матрицей заклинания внутри. Куб был заключён в открытую металлическую раму, которая также имела выводы для снятия мана-потока, индикаторы заряда и переключатель между режимами подзарядки и генерации. "Амицитас" был оснащен сотней батарей в составе силового агрегата Спаркл-двигателя, а также двумя отдельными аварийными батареями для использования в системах управления ходового мостика.
Мана-электрический преобразователь — система, которая преобразует энергию мана-батареи в электричество постоянного тока. Процесс работает отчасти потому, что магическая энергия имеет гораздо более высокую потенциальную энергию, чем электрический ток; процесс строго однонаправлен, так же, как водяное колесо не может быть использовано для перекачки воды вверх по течению путем простого изменения направления вращения.
Телепортационная система жизнеобеспечения — система, в основе которой лежит две или три пары магически связанных между собой кристаллов. Больший кристалл пары находится в Космическом центре мыса Дружбы, Балтимэр, Эквестрия, и обеспечивает питанием заклинательные матрицы обоих кристаллов. Меньший кристалл находится в скафандре или на космическом аппарате,оборудованном данной системой. Различные дополнительные устройства обеспечивают дополнительные элементы управления, в том числе включение или выключение передачи по магическому каналу. Система обеспечивает доставку воздуха Эквуса при нормальном давлении и температуре на уровне Балтимэра, холодной воды для питья и (в случае систем жизнеобеспечения космического корабля) небольшой поток горячей воды для использования при восстановлении и разогреве обезвоженной пищи. Воздушная система обеспечивает двустороннюю циркуляцию воздуха для поддержания чистого воздуха для астронавтов. Система водоснабжения имеет односторонний характер.
Главный недостаток системы заключается в том, что транс-мерная связь, которая позволяет мгновенную передачу материи, также нарушает определенный процент связей в большинстве, если не сказать во всех сложномолекулярных соединениях, в частности ковалентные связи углерода. Попытки использовать систему для передачи жидкой пищи привели к мерзким и отвратительным результатам; попытки передачи ракетного топлива, такого как керосин, спирт или гидразин, оказались катастрофически взрывоопасными. Попытки превратить саму систему в реактивный двигатель потерпели неудачу из-за относительной хрупкости кристаллов на приемной стороне. Хотя эксперименты по устранению проблем и продолжаются, но они имеют гораздо более низкий приоритет по сравнению с улучшением характеристик движителей с магическим приводом и разработкой Спаркл-двигателя.
Заклинание телеприсутствия — универсальное заклинание аудиовизуальной коммуникации, позволяющее осуществлять живую связь в реальном времени между несколькими станциями. Система не может самостоятельно вести фиксацию изображения и звука, запись должна осуществляться путем съёмки или записи на плёнку с использованием обычных устройств. Каждый космический корабль, запущенный с Эквуса, содержит полный комплект телеприсутствия, питаемый магией окружающей среды. В скафандрах встроена более слабая версия заклинания с ограниченным диапазоном доступа при отключённом заклинании на ведущей станции.
Магические подруливающие устройства (система маневрирования) — система, изобретенная Твайлайт Спаркл, преобразующая накопленную магическую энергию в тягу. Теоретически, результатом окончательной доработки этой технологии должна стать ракетная система, не требующая никакого топлива. Три главных двигателя, установленные на "Амицитас" для его третьего полёта, являются последним вариантом с увеличенной эффективностью и создают общую тягу, достаточную для зависания объекта массой примерно восемнадцать тонн в поле тяготения в один "g". На орбите, для полностью укомплектованного судна массой в шестьдесят тонн, это даёт максимальное ускорение около трёх метров в секунду за секунду. Все скафандры Эквуса оснащены подруливающими устройствами, основанными на данной технологии; эти устройства намного более эффективны для астронавтов с меньшей массой тела.
Прочие технологии
"Марс Патфайндер" и "Соджорнер" — запущенный с Земли в 1996 году первый успешный зонд "Быстрее, лучше, дешевле" (основной целью программы была отработка наиболее простой и дешёвой посадки, а научную часть добавили по принципу "а вдруг сядет"; прим.пер.). Приземлился на Марсе в долине Арес на самом юге равнины Хриса в июле 1997 года. Совместная миссия базовой станции "Патфайндер" и небольшого ровера "Соджорнер", запланированная на тридцать дней, продлилась почти сто дней, прежде чем "Патфайндер" прекратил свою деятельность. Точная причина отключения неизвестна, но предполагается, что это неисправность батареи "Патфайндера".
"Патфайндер" являлся базовой станцией миссии, на нём находился набор метеорологического оборудования, также он обеспечивал прямую связь с Землей при помощи остронаправленной антенны с системой наведения и менее мощной всенаправленной. Максимальная скорость передачи составляла около 1400 бод при наибольшем сближении Земли и Марса. (Пределы связи были обусловлены расстоянием между планетами и очень низкими уровнями мощности, доступными для зонда.) У "Патфайндера" также был стереоскопический тепловизор с двумя камерами, установленными на высокой мачте, способный создавать 360-градусные трёхмерные панорамные виды. У ровера "Соджорнер" имелся спектроскоп, позволяющий проводить ограниченный анализ минералов и пород, плюс три камеры, которые использовались как для исследования близлежащих скал, так и для проверки алгоритмов самостоятельного движения и обхода препятствий.
Хотя миссия принесла реальные научные данные, её основное наследие — это доказательство жизнеспособности технологии, которая будет использоваться в будущих миссиях на Марс, принося гораздо больше эффекта.
"SpaceX Рэд Фалькон" — адаптированная версия (не)известной ракеты BFR, "Рэд Фалькон" — самая мощная серийная ракета-носитель, когда-либо применявшаяся для вывода груза в космос. В своей грузовой конфигурации она рассчитана на доставку до сорока тонн полезной нагрузки на марсианскую поверхность по Гомановской траектории. (Это количество уменьшается до двадцати тонн, если первая ступень отделяется на ранней стадии для посадки и повторного использования.) "Рэд Фалькон" использовались для обеспечения большинства предварительных поставок миссий "Арес", также ими доставлены на орбиту большинство компонентов текущей космической станции. "Рэд Фалькон" представляет собой основной вклад со стороны SpaceX в проект "Арес".
Санитарный узел (в космосе) — будь они созданы человеком или пони, размещены в Доме или на космическом корабле или даже в скафандре, они НИКОГДА не бывают достаточно приятны. Поэтому чем меньше о них будет сказано, тем лучше.