Обзор способов безракетных космических запусков

в 9:42, , рубрики: skyhook, startram, космический лифт, космический фонтан, космонавтика, космос будущего, лазеры, пусковая петля, транспорт будущего, метки: , ,

Обзор способов безракетных космических запусков - 1

Сложно представить как изменится наш мир приди в него дешевые космические запуски. Базы на других планетах и спутниках, космический туризм, орбитальные заводы и многое другое станет не просто реальностью, а обыденностью. Удешевление вывода грузов за пределы нашей колыбели это сейчас первоочередная цель всей космонавтики. Предлагаю вашему вниманию обзор самых популярных проектов по запуску грузов неракетными способами. Поехали!

Космический лифт

Обзор способов безракетных космических запусков - 2

Должно быть самый популярный и тиражируемый в СМИ способ. Космический лифт — это натянутый от поверхности Земли трос и уходящий от нее на 144.000 км в космос. Трос должен быть изготовлен из сверхпрочного материала, которого сейчас, увы, нет. Самый подходящий и близкий к созданию материал — углеродные нанотрубки, но прогресс в их изготовлении оставляет желать лучшего. Кроме того это не самый быстрый способ попасть на орбиту, путешествие до нее должно будет составлять около 7 дней.

Skyhook

Обзор способов безракетных космических запусков - 3

Skyhook представляет собой вращающийся спутник, который находится на околоземной орбите, и двух достаточно длинных тросов, которые расходятся от него в противоположные стороны. Спутник должен вращаться в плоскости своей орбиты, таким образом чтобы тросы соприкасались с верхними границами атмосферы при каждом обороте. Скорость вращения конструкции будет частично или полностью компенсировать орбитальную скорость. В целом Skyhook напоминает гигантское колесо обозрения с двумя спицами по бокам, которое катится вдоль поверхности земли с орбитальной скоростью. На трос Skyhook можно подвешивать грузы с гиперзвуковых самолётов или стратостатов. При этом вся конструкция Skyhook работает как гигантский маховик — накопитель вращательного момента и кинетический энергии.

Пусковая петля

Обзор способов безракетных космических запусков - 4

Пусковая петля или петля Лофстрома — это проект системы кабельного транспорта, предназначенного для вывода грузов на околоземную орбиту. В основе проекта лежит кабель, который непрерывно движется с огромной скоростью (12—14 км/с) внутри вакуумной трубы. Для того чтобы шнур не соприкасался со стенками трубы, они разделены между собой магнитной подвеской. В целом это устройство является огромное сооружение длиной около 2000 км, а сама петля должна подниматься на высоту до 80 км и удерживаться на ней за счёт момента инерции вращающегося кабеля. Вращение кабеля по сути переносит вес всего сооружения на пару магнитных подшипников, которые его поддерживают, по одному на каждом конце. Плюс этой системы в том, что она может обеспечивать запуски космических туристов, обеспечивая относительно мягкий уровень перегрузки, равный 3g.

Космический мост

Обзор способов безракетных космических запусков - 5

Это огромное кольцо, окружающее Землю по экватору. Часть кольца находится на поверхности планеты, а другая часть выступает в космос. По кольцу выводятся грузы при помощи электромагнитных тележек и приём грузов из космоса. Кольцо удерживается в подвешенном состоянии за счёт внутреннего сердечника-обруча из болванок. Внутри кольца имеются отсеки для выводимого на орбиту груза и персонала, а также вакуумированный туннель, в котором движется ещё одно кольцо из сцепленных металлических болванок. Болванки могут быть подвешены в магнитном поле и током переменной частоты удерживаться в движении с заданной скоростью. Все это работает примерно так: груз кладется в отсеки, болванки разгоняются до скорости, когда кольцо становится невесомым, силовые приводы удлиняют кольцо, в следствии чего оно оказывается за пределами атмосферы. Если изменить скорость движения болванок, за счёт закона сохранения импульса движения кольцо начнёт вращаться вокруг Земли. Когда достигается нужная скорость для данной орбиты отсеки открываются, и грузы выводятся на орбиту. Забор грузов с орбиты происходит в обратном порядке.

StarTram

Обзор способов безракетных космических запусков - 6

StarTram предлагает ускорить беспилотный корабль с перегрузкой 30g через тоннель длиной 130км, на конце которого находится окно из плазмы, предотвращее попадание воздуха в тоннель. В идеале окно должно располагаться на горной вершине высотой 6000км, где запуск будет проводиться под углом 10 градусов со скорость 8,78 км/с. Так же можно получить бонус от вращения Земли в виде дополнительной скорости, если «стрелять» на восток, что компенсирует потери от прохождения атмосферы.

Космическая пушка

Обзор способов безракетных космических запусков - 7

Космическая пушка сама по себе не приспособлена к выводу грузов на стабильную орбиту вокруг Земли. Законы физики не дают достичь стабильной орбиты без коррекции полёта после запуска. Траектория запуска может быть параболической, гиперболической или эллиптической (при достижении первой космической скорости). Последняя завершается на поверхности Земли в точке запуска (плюс-минус вращение планеты и сопротивление атмосферы). А это означает, что без корректировки баллистическая траектория будет всегда заканчиваться падением на планету в пределах первого витка, при условии, что запуск произведен с первой космической скоростью. При запуске со второй космической скоростью снаряд выходит на орбиту вокруг Солнца, которая пересекается с орбитой Земли, однако, эта орбита, из-за возмущений от других планет, может измениться и более не пересекаться с орбитой Земли. Поэтому запуск из космической пушки возможен только аппаратов оборудованных своими двигателями для корректировки, к тому же им неоходима серьезная термозащита для прохождения атмосферы.

Лазерные двигательные системы

Обзор способов безракетных космических запусков - 8

Лазерный двигательные системы могут передавать импульс космического аппарата двумя различными способами. Первый способ заключается в использовании давления фотонов, передавая импульс по принципу солнечных и лазерных парусов. Второй способ использует лазер для нагревания рабочего вещества космического аппарата, как и в обычной ракеты.

Космический фонтан

Обзор способов безракетных космических запусков - 9

Космический фонтан использует непрерывный поток электромагнитно-ускоренных металлических гранул, чтобы доставить груз на запредельные высоты, используя те же основные физические принципы, которые обычный фонтан удерживает пластиковый мячик наверху вертикальной струи воды.

Небольшие металлические гранулы миллионами будут выпущены к станции «дефлектора» высоко над землей, которая будет использовать магнитное поле и ловить гранулы, пуская их по кривой электромагнитным ускорителем и возвращать их обратно на землю. Наземная станция, в свою очередь, будет использовать магнитный «совок», чтобы поймать шарики, пускать их по кривой обратно мощным электромагнитным ускорителем на станцию и все это в одном непрерывном цикле. Давление, оказываемое на магнитные поля совка и изогнутого ускорителя непрерывным потоком гранул будет поддерживать в воздухе всю конструкцию.

Более подробно о нем рассказывал тут.

Автор: Maxikkk19

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля