Драконы на околоземной орбите

За последние полвека в космонавтике не была внедрена ни одна новая технология, которая изменила бы способ доставки грузов на околоземную орбиту. Те же ракеты пятидесятых годов прошлого века, с незначительными изменениями, используются для вывода в космос грузов, спутников и пилотируемых космических кораблей, в то время как в других областях техники технологии меняются в соответствии с законами развития технических систем (более подробно можно посмотреть в ТРИЗ — теории решения изобретательских задач).

Давайте попробуем применить несколько законов, по которым развиваются технические системы, к платформе для запуска грузов на околоземную орбиту.

В вепольном анализе ТРИЗ есть аббревиатура МаТХЭМ — взаимодействие компонентов системы с помощью полей (Механических, акустических, Тепловых, Химических, Электрических, Магнитных) — при этом порядок расположения букв в слове МАТХЭМ не случаен, поля расположены в порядке возрастания их эффективности. Например, мы видим такое изменение полей в развитии рельсового транспорта — от вагона на конной тяге (механическое поле) до паровоза (тепловое поле), от дизельного тепловоза (химическое поле) до электровоза (электромагнитное поле).

Таким образом, современные ракеты стоят на одном уровне с дизельными тепловозами. Что дальше?

Напрашивается вывод, что наиболее эффективным методом доставки грузов на орбиту является электромагнитный трамвай, который по «рельсам» поднимается на орбиту. Такие проекты известны, и, возможно, реализуемы — например, StarTram (магнитно-левитирующий поезд), космический лифт или многокилометровые надувные башни типа ThothX.

Что есть общего у всех этих систем? Они статичны. Поэтому следующий шаг в теории решения изобретательских задач — переход от «статики» к «динамике» и дробление системы на более мелкие части.

Что при этом получается? Есть несколько частей системы, осуществляющей доставку грузов на орбиту, каждая часть использует электромагнитное взаимодействие с космическим аппаратом для выведения его на околоземную орбиту.

Рассмотрим наземную часть системы. Скорее всего, это труба или рельсы (или рельсы в трубе), с помощью которых выводимому грузу сообщается начальная скорость. Несложные расчеты показывают, что при приемлемом для человека ускорении 3-4 g и конечной скорости менее 2 км/с конструкция будет иметь габариты порядка 10-20 км. Разделив эту наземную систему на множество модулей, будем иметь, например, такую конструкцию: несколько десятков соединенных между собой дирижаблей / баллонов с горячим воздухом или легким газом, внутри которых проложена труба для начального разгона выводимого груза или космического аппарата. Перед запуском дирижабли поднимаются в воздух и стыкуются между собой, образуя «трубу» для разгона с помощью сил электромагнитного взаимодействия. Возможно, часть энергии можно будет брать из атмосферы за счет разности потенциалов между поверхностью Земли и нижних слоев атмосферы?

При выходе из трубы наш аппарат будет иметь скорость порядка 2 км/с, достаточного для взлета по баллистической траектории до высот выше 100-200 км. Что дальше? А дальше наш аппарат попадает в другую трубу / или желоб / или рельсоподобную конструкцию, которая движется на низкой околоземной орбите. Это также длинная конструкция, несколько километров (десятков километров?), имеющая первую космическую скорость, и наш аппарат начинает тормозить об эту конструкцию, опять-таки с помощью электромагнитного взаимодействия. Происходит процесс, аналогичный движению поезда на магнитной подвеске, только в нашем случае рельсы (путь) имеют скорость порядка 8 км/с, а аппарат относительно Земли движется со скоростью, близкой к нулю – находится в высшей точке траектории.

Эта орбитальная конструкция (назовем ее Драконом) – это постоянно движущаяся на низкой околоземной орбите конструкция – периодически использует ионные / электрические двигатели для компенсации потерь скорости, которые возникают в результате разгона выводимых на орбиту аппаратов и грузов. Возможно, потребуется построить несколько Драконов – они последовательно, один за другим, будут работать для разгона космических аппаратов до орбитальной скорости. Они могут быть зигзагообразной формы, чтобы придавать аппарату не только горизонтальную, но и вертикальную составляющую скорости. Драконы в дополнение к своей основной работе могут быть использованы как место для размещения ретрансляторов, выполняя миссию спутников связи / наблюдения.

Кроме этого, Драконы должны постоянно сопротивляться торможению атмосферы – а она есть, даже на таких больших высотах. Для этого, как уже было сказано, служат электроракетные двигатели в передней части Драконов. Где брать энергию и рабочее вещество для этих двигателей? Конечно, энергию нужно накапливать с помощью аккумуляторов и солнечных панелей, которыми покрыта поверхность (и, возможно, «крылья») Драконов. А рабочее вещество добывать из окружающей среды путем «ныряния» в атмосферу планеты. Наверное, это будет очень интересно – наблюдать за огнедышащими Драконами в ночном звездном небе.

Таким образом, построена концепция платформы для выведения полезных грузов и аппаратов на околоземную орбиту, отличающаяся многоразовостью (даже можно сказать, постоянством) использования и согласованная с теорией развития технических систем.

Автор: tigerm1

Источник ^[1]