Более полувека назад человек покорил космос, вырвавшись из оков гравитации нашей родной планеты. Прогнозисты и аналитики того времени предвещали человечеству эру развития и процветания за пределами родной планеты, но она не наступила до сих пор.
Безусловно, роль в этом сыграла череда экономических кризисов, социальных и политических проблем мирового уровня, которые поставили современное общество перед более важными проблемами, чем покорение других миров, но нами будет рассмотрен технический аспект проблемы.
Дело в том, запуск с использованием ракет на жидком топливе, который позволил человечеству достичь космоса, одновременно стал и цепью, которая приковывает нас к земле: для запуска используется огромное количество топлива, составляющее наибольшую часть всей массы аппарата, что делает доставку больших объемов грузов невозможной, а сам полет – невообразимо дорогим. Поэтому следующим шагом в пути к освоению космоса могут стать новые, альтернативные способы достижения орбиты. Наиболее перспективными, на наш взгляд, являются:
1. Космический лифт.
Идея космического лифта является одной из наиболее популярных. Еще К. Э. Циолковский задумывался о создании подобной конструкции, о чем написал в своей книге «Грезы о Земле и Небе» в конце XIX века. Суть идеи состоит в том, что со станции, находящейся на геостационарной орбите (то есть орбите, на которой период вращения станции равен периоду вращения Земли — при этом станция будет фактически висеть над одной точкой земной поверхности) на специально подготовленный «космодром» спускается сверхпрочный трос длиной около 36 тысяч километров.
В дальнейшем по этому тросу будет курсировать подъемник – кабина, перевозящая пассажиров и грузы. Питание для двигателей такой кабины предполагается осуществлять посредством узконаправленного лазера, который будет находиться на поверхности планеты и передавать энергию находящемуся на кабине приёмнику. Преимущество такой конструкции заключается в том, что, помимо собственного веса, такой подъемник доставит на орбиту 100% полезного груза, что позволит уменьшить цену за каждый килограмм груза в несколько десятков раз.
В свою очередь, существенными недостатками этого проекта можно назвать отсутствие достаточно прочных материалов для создания троса, а длина конструкции делает критическим любое повреждение на всей протяженности троса.
2. Петля Лофстрома.
Пусковая петля, также известная как петля Лофстрома, была предложена в начале 80-х годов XX века Кейтом Лофстромом. Данная пусковая система представляет собой масштабную конструкцию длиной около 2 тысяч километров, расположенную на экваторе планеты. Она состоит из вертикальной петли, внутри которой на сверхвысокой скорости вращается металлический трос, приводимый в движения ускорителями на разных сторонах петли, создавая, таким образом, центробежную силу и приподнимая вертикально одну часть петли на высоту около 80 километров над поверхностью планеты.
Удерживаться на месте петля будет благодаря компенсирующим тросам, закрепленным на равных промежутках по каждой стороне конструкции. Именно эта часть будет служить «трамплином» для космических аппаратов, доставляя в безвоздушное пространство и ускоряя их за счет электромагнитного импульса до необходимой для выхода на орбиту скорости. Преимуществом пусковой петли станет возможность выводить на орбиту до 30 космических аппаратов в сутки, а себестоимость запуска будет значительно (более чем в 100 раз) ниже ракетного способа.
Минусом конструкции может стать необходимость бесперебойного поступления больших объемов энергии, а так же высокая изнашиваемость вращающегося троса (ротора).
3. Орбитальный самолет.
Большая часть земной поверхности уже покорена человечеством, и неизведанных мест осталось очень немного. Поэтому искателей острых ощущений будоражит идея космического туризма. Однако использовать огромный ракетный комплекс лишь для доставки пассажиров в туристических целях на орбиту не представляется возможным из-за дороговизны каждого полета. Разумной идеей может оказаться использования гибрида ракеты и авиалайнера. Дело в том, что наиболее трудным участком для вывода аппарата на орбиту являются первые 35 километров атмосферы над земной поверхностью.
Именно на этом участке сопротивление воздуха и гравитация «съедают» значительную часть запасов топлива. Использование принципов аэродинамики позволит преодолевать это расстояние, используя подъемную силу воздуха, а при выходе в безвоздушное пространство – переключаться на ракетные двигатели. Преимуществом является многоцелевое назначение аппарата – в связи со своей аэродинамической формой он может, как взлетать, так и совершать посадки на аэродромах, как это делали американские «шаттлы».
Прототипы таких «космолетов» уже существуют, но отсутствие эффективных двигателей и материалов мешают созданию удобного и безопасного «космического лайнера» и, соответственно, распространению этого вида безракетного запуска.
4. Орбитальная пушка или Пушка Гаусса.
Идея запуска объектов посредством выстрела из огромного орудия рассматривалась фантастами еще в XIX веке. Со временем концепция совершенствовалась, и сегодня до сих пор рассматривается теоретиками как возможный метод доставки на орбиту. Суть данного способа безракетного запуска заключается в том, чтобы посредством электромагнитного ускорения «выстрелить» аппарат, передав ему достаточную скорость, и при достижении орбиты он использовал минимум несомого топлива, получая возможность нести максимум груза.
Сама конструкция будет походить на огромное артиллерийское оружие, длина ствола которого может достигать нескольких километров, либо располагаться вглубь поверхности по принципу ракетной шахты. Теоретически, такая конструкция позволит разгонять снаряд до необходимой для вывода на стационарную орбиту первой космической скорости (около 8 км/с) однако достигаемые при таком ускорении перегрузки будут огромны, порядка 100g, а сопротивление воздуха в нижних слоях атмосферы потребует сверхпрочных жаростойких материалов для оболочки «снаряда», так что разумным будет использовать такой метод запуска исключительно для грузов.
Таким образом, мы видим, что сегодня любой из представленных методов является недостижимым, что обусловлено экономической несостоятельностью, отсутствием необходимых технологий и материалов. Впрочем, необходимость добычи новых ресурсов, освоения планет и спутников рано или поздно заставит рассмотреть представленные выше методы не как измышления фантастов и теоретиков, а как реальную и необходимую альтернативу существующему сегодня ракетному запуску.
Немає коментарів:
Дописати коментар
Примітка: лише член цього блогу може опублікувати коментар.