Pull to refresh

Безракетный космический запуск

Astronautics
Sandbox
image

Введение


Доброго времени суток уважаемые хабражители! Производство и эксплуатация ракет-носителей довольно дорогое и опасное занятие. В связи с этим высока и стоимость запуска полезного груза на орбиту. В этой статье мы рассмотрим альтернативные (безракетные) способы выведения космических аппаратов в космос. Если я вас заинтересовал, добро пожаловать под кат.

Космический лифт


image
Это уже можно назвать классикой жанра — подобная концепция описывалась не в одном научно-фантастическом фильме. Впервые подобную идею высказал К.Э.Циолковский в 1895 году. Космический лифт состоит из трех основных частей: основание, трос и противовес.

Основание представляет собой место на поверхности планеты, где прикреплен трос и начинается подъем груза. Оно может быть как подвижным (например быть размещенным на океанском судне), так и не подвижным. Преимущество подвижного основания вполне очевидно — есть возможность уходить от ураганов и бурь, которые могут повредить трос.

Трос представляет собой очень тонкую нить (относительно своей длины конечно же) из сверхпрочного материала, проведенную за геостационарную орбиту и удерживаемый в таком положении за счет центробежной силы. В настоящее время не представляется возможным создание подобного материала, однако согласно теории, подобным материалом могут стать углеродные нанотрубки. Увы, до их производства в промышленных масштабах еще очень далеко. Прочность космического троса должна быть порядка 65-120 гигапаскалей, в зависимости от высоты (для сравнения, прочность стали не превышает 1 ГПа).

Противовес служит для того, чтобы трос всегда находился в состоянии натяжения. Им может служить любой массивный объект, будь то астероид или космическая база (что более привлекательно). Противовес находится значительно выше геостационарной орбиты, следовательно при разрыве троса он вполне может улететь на околосолнечную орбиту. Поэтому если им будет служить космическая станция, то ее необходимо снабжать собственной двигательной установкой.

Грузы на орбиту поднимаются специальным подъемником (а может быть даже не одним), и согласно расчетам ученых, путь из конца в конец должен занять около 7 суток. Не быстро конечно, но зато очень дешево. В конце концов это гораздо быстрее, чем запуск с помощью ракет, подготовка которых занимает долгие месяцы. Само собой проект такого масштаба должен быть международным, ведь ни одно государство не осилит его в одиночку. А это в свою очередь вызывает целый ряд проблем и вопросов. Во-первых, на какой территории размещать подобное сооружение? Ведь из-за его исполинских размеров, не избежать нарушения воздушного пространства нескольких государств. Во-вторых, космический лифт необходимо защитить от террористических актов и военных конфликтов.

Плюсы:

  • Относительная дешевизна доставки грузов на геостационарную орбиту
  • Значительная экономия средств при запуске межпланетных космических аппаратов
  • Возможность реализации недорогих космических экскурсий
  • В отличии от ракет, в атмосферу не выбрасывается никаких токсичных веществ


Минусы:

  • Сложность реализации
  • Высокие затраты на строительство
  • Необходимость решения многих юридических и правовых вопросов

Орбитальный самолет


Менее фантастическая и уже достаточно осуществимая идея безракетного космического запуска. Под орбитальным самолетом я подразумеваю именно космолет, выводимый на орбиту исключительно с помощью собственных двигателей. Особенность подобных аппаратов заключается в том, что они могут взлетать и совершать посадку как обычные самолеты.

Вообще, идея космических самолетов не нова и уходит корнями в середину XX века. Первым детальным проектом автоматического космолета был нереализованный проект Зенгера, по созданию суборбитального боевого самолета-бомбардировщика «Зильберфогель» в Нацисткой Германии. Теоретическая высота полета должна была составлять 260 километров, что непременно выше Линии Кармана (100 км), официальной границы космоса.

image
Модель Silbervogel

Из-за высокой сложности двигательной и конструкционной технологий, ни один из проектов орбитальных самолетов так и не был реализован. В настоящее время компанией Reaction Engines ведется разработка многоразового одноступенчатого автоматического космолета Skylon. Отмечу, что он на начальном этапе будет взлетать как обычный самолет, и достигнув скорости в 5,5 Маха и высоты 26 км, переходить на питание кислородом из собственных баков. По оценкам экспертов, Skylon должен снизить затраты на доставку грузов в 15-20 раз.

image
Космолет Skylon. Находится на начальном этапе разработки.

Плюсы:

  • Отсутствие необходимости в специальных стартовых сооружениях, подойдут обычные аэродромы
  • В отличии от космического лифта, имеется возможность выбора высоты орбиты
  • Практическая осуществимость в ближайшие десятилетия


Минусы:

  • Необходимость создания более совершенных многоразовых двигателей
  • Большой расход топлива
Tags:
Hubs:
Total votes 40: ↑23 and ↓17 +6
Views 20K
Comments Comments 42