Корабль тороидальной формы — один из самых распространённых вариантов обитаемой космической станции на 10 000 жителей и больше. Такие станции есть в «Стартреке» и других произведениях НФ. Форма тора идеально подходит для создания искусственной гравитации 1G и комфортной жизни большого города.
Первым такую конструкцию предложил Константин Циолковский в 1895 году, но описал её достаточно условно. В начале 20 века конструкция была тщательно доработана немецкими инженерами, а сейчас есть уже несколько почти официальных проектов, созданных при участии НАСА.
Колонизация космоса
Идея колонизации космоса уходит корнями в мифы и легенды древних цивилизаций. Но первое реальное упоминание космической колонии в литературе датируется 1869 годом, в романе Эдварда Хейла «Кирпичная луна». Там колония в космосе возникла случайно:
Кирпичную сферу планировали запустить на орбиту пустой параллельно меридиану как ориентир для навигации мореплавателей (по плану были четыре таких «маячка» на земной орбите), но она слишком рано скатилась на катапульту — и полетела в космос вместе с множеством рабочих внутри. К счастью, у рабочих оказалось достаточно еды, кислорода и запасов (даже несколько куриц), так что они решили навсегда остаться жить в космосе, поддерживая связь с Землёй с помощью азбуки Морзе. В конечном итоге обитатели спутника были довольны жизнью, свободной от тягот цивилизации.
Следующие описания космических колоний можно найти в романах Жюля Верна «Гектор Сервадак» в 1878 году и Курда Лассвитца «На двух планетах» в 1897 году.
По сюжету первого романа французский капитан Гектор Сервадак и его денщик, проходящие службу в Алжире, неожиданно теряют сознание от сильного сотрясения почвы. Придя в себя, они оказываются в совершенно новом мире, где солнце встаёт на западе, сутки сократились вдвое, а сила притяжения уменьшилась в шесть раз. Оказалось, что комета столкнулась с Землёй и унесла с собой её осколок.
В романе Лассвитца трое немецких учёных отправились на воздушном шаре к Северному полюсу, где заметили здание странной формы. Затем шар попал в действие антигравитационного поля, между зданием и кольцевой станцией на околоземной орбите точно над полюсом. Как выяснилось, станцию ещё в 1850-е гг. построили марсиане, чтобы внедрить на Земле новые технологии и подтянуть местных жителей до своего уровня развития, чем они и занимались полвека...
Первое серьёзное описание космической станции датируется 1895 годом и принадлежит перу учёного и изобретателя Константина Циолковского. В фантастическом очерке «Грёзы о земле и небе» он описывает туземцев, которые живут на астероидах в Солнечной системе (в поясе астероидов). Вокруг каждого обитаемого астероида вращается кольцо, получающее энергию от Солнца:
«Вокруг этой, так же точно, как и вокруг меньшей планеты, вертится живое кольцо, получающее от Солнца энергию, достаточную для поддержания существования 20 миллиардов жителей. Его население превышает население планеты в 25 раз, а поверхность только в 6 раз. Плоскость кольца также всегда обращена «лицом» к Солнцу, и элементы его, значит, меняют своё движение по мере обращения своего вокруг светила. Диаметр диска раз в 5 больше диаметра планеты; его обитатели имеют постоянное общение с обитателями планеты».
Идея медленно развивалась в течение следующих пятидесяти лет. В 1923 году Герман Оберт в монографии «Ракета в космическое пространство» рассмотрел потенциальные использования космических станций, отметив, что они могут служить платформами для научных исследований, астрономических наблюдений и наблюдения за Землёй. Он описал аппараты, которые можно вывести на орбиту вокруг Земли и использовать для передачи сигналов связи, наблюдения и установки больших зеркал для отражения света на Землю ночью, чтобы освещать города и регулировать погоду.
В 1928 году австрийский инженер Гвидо фон Пирке рассматривал систему из трёх станций: одна в ближней орбите, одна более удалённая и транзитная станция на промежуточной эллиптической орбите для связи между двумя другими. Он предположил, что они могут служить в качестве топливных депо для полётов в глубокий космос.
Интересно, что первая советская ракета на Венеру в точности скопировала траекторию, которую предложил Пирке в 1928 году:
Космические города-бублики
Концепцию станции в форме колеса изложил в 1929 году австро-венгерский офицер Герман Поточник, пишущий под именем Герман Нордунг и входящий в немецкое общество космических путешествий VfR (Verein für Raumschiffahrt). Станцию диаметром 30 м «Wohnrad» («Живое колесо») он предложил разместить на геосинхронной орбите. Наверное, это первый в мире серьёзный проект станции тороидальной формы, с детальным техническим описанием и иллюстрациями.
Жилой модуль «Wohnrad» («Живое колесо») был частью колонии из трёх станций, включая «Машинный дом» (Maschinenhaus) и обсерваторию (Observatorium):
Во время 2МВ космические станции изучались в Третьем рейхе в качестве потенциального оружия, а потом идея возродилась в 1949 году в виде концепции Гарри Росса — это была станция на геосинхронной орбите, которая соединяла вращающийся жилой отсек с невращающейся стрелой и космическим шаттлом (статья «Орбитальные станции», Journal of the British Interplanetary Society, Vol.8, pp.1-19, 1949).
Идею космической станции в США популяризовал инженер и ракетостроитель Вернер фон Браун, тоже бывший член VfR. В 1952 году он обновил колесо Нордунга, увеличил диаметр до 76 м и предложил орбиту на высоте 1730 км:
Примерно в то же время в 1952 году Артур Кларк опубликовал роман «Острова в небе», в котором речь идёт о более крупных станциях.
В 1961 году Кларк в другом романе «Лунная пыль» предложил размещать крупные станции в точках Лагранжа, где они сохранят фиксированное положение относительно Земли и Луны.
Стэнфордский тор
В 1975 году НАСА организовала конкурс в Стэнфордском университете, предложив студентам подумать над возможным дизайном космического города для будущих человеческих колоний в Солнечной системе и за её пределами. Среди предложенных вариантов были цилиндры, сферы Бернала и станции в форме тора.
Конструкция в форме тора затем более подробно описана в книге «Космические поселения» Джонсона и Холброу в 1977 году, и с тех пор она известна как стэнфордский тор. Это конструкция диаметром 1,6 км и толщиной 150 м, которая вмещает 10 тыс. поселенцев. Вращение тора создаёт в нём близкую к земной гравитацию.
На конкурсе НАСА в 1975 году было предложено детальное описание, как выглядит колония изнутри, как устроены различные помещения, сколько места занимает каждый модуль и сколько он весит, производительность сельскохозяйственных площадей и др.
Физиологические критерии:
Площадь общественного пространства по функциональным зонам:
Рацион питания станции рассчитан на 10 000 жителей средним весом 60 кг, по 2450 ккалорий (470 г углеводов и жиров и 100 г белка) и 21 л воды в день.
Спустя годы после оригинального проекта 1975 года различные художники сделали несколько рисунков стэнфордского тора. Также было предложено ещё несколько аналогичных проектов:
Экстерьер стэнфордского тора от Дона Дэвиса из НАСА:
Вот страница Википедии с чертежами стэнфордского тора из книги 1977 года:
В 1994 году под руководством д-ра Родни Гэлловэя при участии научных сотрудников и лаборантов Лаборатории Филлипса и Лаборатории Сандия, исследовательских центров ВВС США и Космического исследовательского центра Аризонского университета, было составлено объёмное руководство для проектирования космических поселений в форме тора (Galloway, Rodney G. ; Lokaj, Stanley. «Engineering, construction, and operations in space» (Proceedings of Space 94). Albuquerque, New Mexico: American Society of Civil Engineers, 1994, том I, стр. 249-569).
К сожалению, нам не удалось найти этот журнал в открытом доступе.
Борьба за точки Лагранжа
Ключевые точки в космосе для размещения городов, космических баз и других объектов — это точки Лагранжа. В динамической системе из двух массивных тел есть пять точек, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой может свободно левитировать, то есть размещаться неподвижно. В этих пяти точках сумма гравитационных сил и центробежной силы, действующих на третье тело, равна нулю.
Космические корабли могут долго оставаться в этих зонах, практически не затрачивая топлива для корректировки положения, обеспечивая непрерывный обзор Земли и Луны.
Около Земли стратегический интерес представляют L1 и L2, за которые уже сейчас ведут борьбу США и Китай. Отсутствие атмосферных помех и близость к Луне делают точки Лагранжа удобной парковкой космических кораблей. Кто контролирует эти точки, тот имеет значительное преимущество в области космических исследований, связи и наблюдения.
L2 находится в 1,5 млн км за Землёй, примерно в четыре раза дальше Луны. Это идеальное место для чувствительных телескопов, таких как JWST. Китай уже отправил на L2 ретрансляторный спутник «Цюэцяо» для связи с луноходом «Чанъэ-4», который приземлился на обратной стороне Луны:
США также намерены отправить несколько миссий на L2, в том числе основать там обитаемую базу Gateway в конце 2020-х.
НАСА и Министерство войны США зафиксировали в официальных документах, что точки Лагранжа — часть соперничества между их США и Коммунистической партией Китая за «космическую инфраструктуру». Штаты стремятся стать первой страной, которая разместит постоянные объекты на всех точках Лагранжа, начиная с L2:
Хотя такое противостояние выглядит немного надуманным, ведь «точки» Лагранжа — это не точки, а огромные пространства в тысячи и миллионы квадратных километров, которые не являются стабильными, то есть постоянно перемещаются в пространстве. Места там много, а всем станциям всё равно придётся сжигать топливо для маневрирования:
Например, на телескоп «Джеймс Уэбб» было заправлено 168 кг гидразина и 133 кг тетраоксида диазота (окислитель). Когда в 2040-е годы топливо закончится, он уйдёт из зоны L2 примерно за 30 дней.
Возможно, вышеупомянутый документ для комитета Сената США составляли специалисты, далёкие от физики и космонавтики.
Города-бублики в точках L1−L5
Если планировать большие обитаемые базы по образцу стэнфордского тора, точки Лагранжа в Солнечной системе — самые логичные места для размещения таких объектов.
Эти города позволят сохранить образцы человеческой цивилизации на случай, если жизнь на Земле будет закончена. До этого момента города помогут выполнять различные вспомогательные миссии, которые невозможно выполнить с земной орбиты, например:
Большие космические корабли огромной лучше строить в космосе, потому что огромную массу корабля очень сложно поднять с Земли на орбиту, даже по частям.
Ловушки для пролетающих мимо астероидов с ценными минералами (миллионы тонн железа, золота, алмазов). Сюда же на точки L1−L5 можно буксировать пойманные астероиды.
Это отправные точки для исследования глубокого космоса, в том числе для будущих миссий на Марс и далее.
Другие страны тоже проявляют интерес к точкам Лагранжа, в том числе Европейское космическое агентство разрабатывают собственные миссии к этим стратегическим локациям. Уже сейчас там довольно оживлённо: см. список объектов в точках Лагранжа.
По мнению некоторых авторов, у обитаемой космической станции (например, в форме тора) есть ряд преимуществ по сравнению с колонизацией планет. Во-первых, на планетах слишком некомфортные условия: там нет магнитного поля, атмосферы, слишком холодно (Марс) или жарко (Венера, Меркурий), слишком низкая гравитация (Луна). Во-вторых, посадка на планету и старт с неё требуют больших энергетических и экономических затрат.
Колонию в открытом космосе и на орбите можно строить с использованием материала астероидов. Жизнь в городе-бублике должна быть комфортнее, чем на поверхности любой необитаемой планеты.
Остаётся подождать немного, когда самообучаемые космические ИИ-роботы научатся подтягивать и майнить астероиды, чтобы быстро строить такие объекты в космосе.
© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»
Комментарии (30)
AcckiyGerman
16.03.2026 09:39Звезду КЭЦ Александра Беляева забыли упомянуть, а ведь её в 36м году опубликовали.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Звезда_КЭЦ
dobrobobrrobot
16.03.2026 09:39там кстати очень хорошо разжевано про проблемы с искусственной гравитацией внутри вращающихся конструкций
Vsevo10d
16.03.2026 09:39и установки больших зеркал для отражения света на Землю ночью, чтобы освещать города и регулировать погоду.
Солнце дает Титану не много света, особенно в пасмурные дни, поэтому, когда была начата эксплуатация урановых рудников, на стационарную орбиту над Граалем были выведены огромные легкие зеркала-«солекторы», чтобы они сосредоточивали солнечный свет на территории разработок. Польза оказалась сомнительной. Сатурн со своими лунами создает неразрешимую для расчетчиков задачу воздействия многих масс. И несмотря на все усилия астроинженерии, столбы света отклонялись, часто доходя до самого кратера Рембдена. Здешним отшельникам такие солнечные нашествия доставляли удовольствие – не только саркастическое, поскольку ночью вырванная из мрака воронка кратера являла свою грозную, захватывающую красоту. Госсе, объезжая препятствия – цилиндрические глыбы вроде бочек, которые затыкали небольшие вулканические выходы, – тоже заметил этот свет, холодный как северное сияние, и пробурчал себе под нос:
– Движутся сюда. Прекрасно. Через несколько минут будет светло, как в театре. – И добавил с нескрываемой язвительностью:
– Добрый малый этот Мерлин.
Ангус понял иронию, потому что освещение Рембдена означало непроглядную темень в Граале – значит, Мерлин или его диспетчер уже вытаскивает обслугу солекторов из коек, чтобы включили двигатели и направили космические зеркала куда следует.
Станислав Лем «Фиаско»
Varowlord4
16.03.2026 09:39Главный затык в том что при радиусе в 800 метров и скорости вращения в 1 оборот в минуту, любое быстрое движение головой будет вызывать тошноту и дезориентацию у непривыкшего человека)
BlakeStone
16.03.2026 09:39Где-то читал, что на практике стенфордский тор оказался не вполне реализуемым проектом из-за разницы в воздействии центробежной силы на человеческую фигуру – проще говоря, ноги человека находятся дальше от центра вращения тора, поэтому воздействие на них больше, нежели на голову, что неблагоприятно сказывается на здоровье. Технически это якобы могло бы решиться значительным увеличением радиуса тора для снижения разницы воздействия, а практически сконструировать тор с нужным для этого диаметром человечеству пока не по зубам.
vanxant
16.03.2026 09:39Ализар держит марку:)
L2 находится в 1,5 млн км за Землёй, примерно в четыре раза дальше Луны. Это идеальное место для чувствительных телескопов, таких как JWST. Китай уже отправил на L2 ретрансляторный спутник «Цюэцяо»
Во-первых, точки Лагранжа есть в любой двойной системе, в частности, в системах Земля-Солнце и Земля-Луна. Китайский ретранслятор будет болтаться в L2 системы Земля-Луна, откуда всегда видно обратную сторону Луны. На картинке с китайским ретранслятором, собственно, именно это и нарисовано. А в 1.5 млн км находится точка L2 системы Земля - Солнце, и там, например, болтается российский телескоп Спектр-РГ.
Точки L1-L3 нестабильны, но вокруг них существуют более-менее устойчивые квази-орбиты, поэтому скажем Веббу хватит 300 кг топлива на 20 лет полёта. Фактически можно говорить об одной огромной области вокруг Луны (Земли), включающей L1 и L2, любой перелёт внутри которой "стоит" буквально 10 м/с дельты-вэ. Что там можно делить военным, мне непонятно.
А вот L4 и L5 являются точками устойчивого равновесия, т.е. малые отклонения из-за, скажем, дуновений солнечного ветра, будут парироваться гравитацией, и аппарат будет сам возвращаться в центр. Вот это как раз могло бы быть очень вкусно для обитаемой станции и любимой товарищами в зелёном игры в царя горы, но есть мнение, что в эти точках полно песка, щебня и прочего мусора, пролетающего на солидных скоростях.
Что касается станции Gateway, то идея сама по себе очень классная ("gateway" потому что оттуда можно запускать аппараты по всей солнечной системе всего за 50-100 м/с дельты-вэ, т.е. буквально пинком) Основное предназначение в общем тоже норм, зачем тащить на поверхность Луны экраны теплозащиты для финальной посадки на Землю, если их можно оставить в L1 и пересесть на многоразовый лунный модуль, заправленный тихоходным ядерным буксиром). К сожалению, на всё это, похоже, "денег нет, но вы держитесь".
kenomimi
Первый же камушек размером с яйцо сделает метровую дырищу в корпусе, воздух уйдет раньше, чем дырку заделают, на чем ой всё... Пока не будет изобретено силовое поле, как в космической фантастике, можно даже не думать о таких огромных и хрупких конструкциях в космосе.
Более реалистичная идея - собрать 3 крупных астероида, закрутить их вокруг общего гравитационного центра (выровнять скорость), потом между ними сделать перемычки, и дальше копать эти астероиды вглубь, чтобы каменная оболочка была защитой от прилета всякой шняги из космоса...
dizatorr
Шанс столкнуться с таким объектом довольно мал. Можно сделать перегородки безопасности, разделив станцию на секции. Можно внешний корпус наполнить специальным составом, твердеющем в вакууме космоса. В конце - концов, обучить обитателей пользоваться индивидуальными средствами спасения и произвести изоляцию помещений.
Основная проблема, на мой взгляд, состоит в кориолисовой силе. Она может вызывать множество побочных эффектов в плане биологии у всех живых существ на этой станции.
Oangai
да, при малом радиусе такая искуственная гравитация будет слишком неравномерна, голова легче чем ноги и всё такое, но можно найти размеры при которых это уже не мешает. Там куда более сильной проблемой будут совешенно неестественные для землян циркадные ритмы и колебания магнитного поля, вот их врядли удастся подогнать под привычные
Format-X22
Ну так то банально находишься ты стоя или лежа на земле - уже по разному влияние на организм. И тело человека умеет приспосабливаться, главное чтобы хоть какая-то гравитация была, а так зазоры на всё достаточно большие и проблемы переоценены. Из таких вещей вспоминается, например, искуственные сердца, принцип которых не пульсировать, а как насос равномерно качать кровь. И люди не умирают, живут с таких, хотя это более заметное отличие от стандартных условий. Нет точного исследования по беременностям, но, скорее всего, просто наличия гравитации 1G, пусть и чуть не равномерной, должно хватать. Ну и это решает вообще основную проблему в космосе - истончение мышц и костей из-за отсутствия нагрузки. Компенсируется сейчас тренажерами на борту.
Oangai
так и я об этом, начиная с определенного радиуса вращения неравномерности гравитации уже не будут особо мешать, а вот справиться с магнитными полями может оказаться намного сложнее
kenomimi
А как низкочастотные магнитные поля вообще влияют на человека? Вангую, что никак, иначе в томографе мы бы умирали. Да и вокруг такой штуки в любом случае нужно будет строить искуственное магнитное поле, иначе первая же большая вспышка на солнце все уничтожит. Та же МКС летает в пределах земного поля, тор этот будет летать вдалеке...
Oangai
на Земле все организмы неизменно испытывают влияние постоянного магнитного поля, наверняка очень многие тонкие настройки метаболизма как-то с ним связаны и будут страдать при его отсутствии, даже если мы об этом еще очень мало знаем. С МКС сравнивать нельзя, потому что обитателей там мало и они туда отбираются по другим критериям чем это будет для такой станции, совсем другая статистика. Но я имею в виду преимущественно риски изза солнечного магнитного поля, а от него там защитится можно будет только если всю трубу делать из ферромагнетика
dizatorr
А что если превратить станцию в большой электромагнит? Опоясать, к примеру, катушкой из сверхпроводника и пустить ток?
Oangai
конечно это всё возможно, просто изза таких вроде бы незначительных эффектов весь проект может оказаться сложнее чем на первый взгляд кажется. Хотя, для колонизации Марса может оказаться что построить там такую станцию на орбите и жить преимущественно в ней окажется даже проще и уж точно безопаснее чем пытаться сразу закрепиться на поверхности. На несколько десятков лет там будет чем заняться пока роботы на самой планете жильё подготавливают.
Maccimo
А будут ли?
agat000
Вообще не проблема. Ритмы задаются искусственно - циклами освещения и деятельности.
На атомных подводных лодках, на полярных станциях - люди спокойно организуют себе ритмы.
Oangai
то что в небольших коллективах людей с внешним снабжением это удаётся еще не означает что это будет работать для порядка десятков тысяч человек на полном самообеспечении, когда в систему включены критически важные растения и скорее всего животные, которым это тоже важно. В результате, такая станция должна будет или использовать полностью искуственное освещение с нужным ритмом, остаться вообще без внешних иллюминаторов, или иметь дополнительную ось вращения с периодом земных суток. Второй вариант например возможен если расположить её на орбите вокуг Марса, плоскостью параллельно поверхности планеты и с 24-часовым периодом обращения.
С небольшими коллективами проще хотя бы потому что людей туда обычно отбирают с учетом здоровья, и потенциальная группа риска скорее всего туда просто не попадает или быстро отбраковывается. Типичная ошибка выжившего.
vanxant
ну, насчёт параллельно поверхности планеты (т.е. шара) это вы мощно задвинули:) А так - не взлетит. Ареостационарная орбита (аналог геостационарной), т.е. орбита с периодом 24.5 часа, очень близкая к вашей искомой, лежит между Фобосом и Деймосом, поэтому не является ни стационарной, ни вообще говоря орбитой. Аппарат на такой "орбите" будет ушатан и вышвырнут в плохо предсказуемом направлении буквально за пару витков.
Oangai
При диаметре тора 1800м наверное кривизной сферы можно ещё принебречь. Про орбиту интересно, спасибо. Хотя тела эти по массе очень лёгкие, на 6-7 порядков легче самого Марса, так ли сильно уж они там влияют чтобы нельзя было найти стабильную траекторию?
dizatorr
Как вариант, поставить тор плоскостью к солнцу и устанавливать ритмы поворотом зеркал освещения
Oangai
если на внешнюю сторону кольца постепенно намораживать толстый слой водяного льда, начиная с какой-то толщины он будет достаточно безболезненно улавливать весь этот мусор, когда-нибудь его станет возможно использовать как дармовой ресурс. А если научиться использовать кометный лёд, то там еще и высокий процент дейтерия, стратегический запас как воды так и топлива для реакторов.
kenomimi
А откуда в замкнутой системе водяной лед в таких количествах? Плюс в космосе при небольшом нагреве тут же начинается испарение этого самого льда, кометы начинают разрушатся чуть ли не с границы солнечной системы.
Oangai
такие проекты всё равно не реальны если материал с земли тащить, мы просто окончательно сожгем нашу атмосферу пока это туда поднимем. Такое строительство возможно и оправдано если уже есть космическая добыча и логистика, поэтому с них и нужно начинать. Уже например известно что в зонах L4 и L5 болтается довольно много всякого естественного космического мусора, может быть возможно его как стройматериал использовать
dizatorr
Вы забываете что на него будет действовать центробежная сила и чем дальше от центра тора, тем больше. Весь лед просто отвалится и улетит в космос
Wizard_of_light
Стэнфордский тор планировался как труба диаметром 130 метров, свёрнутая в кольцо диаметром 1800 метров. То есть труба, диаметром 130 и длиной примерно 5300 м, внутренний объём - примерно 74 миллиона кубометров. Если он будет наполнен воздухом с атмосферным давлением, то из отверстия площадью в 1 квадратный метр будет вылетать примерно 330 кубометров воздуха в секунду. Если поддерживать давление и температуру постоянными, то весь объём вылетит в отверстие за 74000000/330/86400 = 2,6 суток. Реально больше из-за падения давления и температуры. ИМХО вполне достаточно времени для принятия каких-нибудь мер. Но на самом деле меры скорее всего будут приняты раньше, вряд ли разнесённая броня и радарное наблюдение окрестностей перейдут в разряд забытых искусств.
Format-X22
А если поделить бублик ещё и на отсеки, как в морских кораблях сейчас, то будет ещё надежнее. Ну и можно жилые помещения герметизировать отдельно.
Varowlord4
Воздух не уйдет мгновенно. При объеме станции в миллионы кубометров давление через дыру в метр будет падать сутками. Разрушительная декомпрессия как в кино бывает только в маленьких скафандрах, а не в гигантских ангарах)