Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 50
Начал увлеченно читать статью и буквально сразу закрались подозрения, кинул статью Джемини и понял что читать ее нет смысла. На всякий случай перепроверил трижды. Теги должны быть "ненаучная фантастика" а не "будущее уже здесь"
Проект — классическая «бумажная» архитектура, которая разбивается о физику атмосферы и геомеханику. Вот основные критические ошибки:
Тепловой и динамический барьер: Вылет из вакуумного тоннеля в атмосферу на скорости 6,5 км/с (19 Махов) эквивалентен удару о бетонную стену. Динамическое давление и температура плазмы (10 000°C+) уничтожат любой объект мгновенно. Тепловая защита ракет рассчитана на разреженный воздух, здесь же — плотные слои. Обычно в таких проектах (как StarTram) авторы тратят половину текста на объяснение, как они собираются не сгореть. Здесь — тишина.
Ошибки в расчётах перегрузки: Чтобы разогнаться до 6,5 км/с на дистанции 40 км, требуется среднее ускорение ~54g. Заявленные автором 12g возможны только при длине тоннеля ~180 км. Ошибка в 4,5 раза. Для грузов это еще куда ни шло, но автор в тексте упоминает возможность запуска людей (или намекает на это), что при 50+ g превратит их в тонкий слой органики на полу капсулы.
Геологический тупик: Глубина 40 км недостижима. На таких глубинах температура выше 600°C, а порода находится в вязкопластичном состоянии. Удержать герметичный вакуумный тоннель там физически невозможно — его раздавит давлением плит. Достижение глубины подается как инженерная задача, хотя это граница Мохоровичича (переход к мантии). У нас нет ни сверл, ни материалов для обсадки труб, которые выдержат тамошние условия.
МГД-затвор: Идея использовать МГД-насос на атмосферном воздухе несостоятельна, так как воздух — изолятор. Для работы системы его нужно сначала превратить в плазму, что требует энергозатрат масштаба целой АЭС.
Вердикт: Это красивая математическая фантазия, полностью игнорирующая материаловедение и аэродинамику гиперзвука.
Спасибо за внимательное чтение и предметную критику — это самое ценное что может получить концепт-документ. Отвечаю по пунктам:
ПЕРЕГРУЗКА — ВЫ ПРАВЫ.
В статье я ошибся: 6,5 км/с на 40 км дают ~54g среднего ускорения, не 12g. Реальная архитектура концепта рассчитана на 50-100g (это есть на сайте проекта uraldriver.ru, но в Хабр-статью попала старая формулировка из черновика). Это значит — катапульта ограничена грузами, выдерживающими 50-100g: топливо, вода, металлы, военные g-устойчивые системы (MIL-STD-810), серийные спутники после g-hardening. Никакой оптики и тем более людей. Этот класс ограничения зафиксирован в концепте, и я обновлю статью с правильной цифрой.
Альтернатива — гибридная архитектура: разгон до 4,5-5 км/с в тоннеле (~30g) + добор разгонной ступенью или скайхуком. Это снимает противоречие и расширяет класс грузов. Развилка между «чистой катапультой 100g» и «гибридом 30g» — это open question концепта, который должен решаться на gate-review Фазы 0.5.
ГЛУБИНА 40 КМ — НЕДОПОНИМАНИЕ.
40 км — это ДЛИНА тоннеля, не глубина. Глубина заложения 100-1500 м, как у Северомуйского тоннеля БАМ (15,3 км × 1500 м) или Готардского (57 км × 2300 м). Большой Адронный Коллайдер ЦЕРН — 27 км кольца на глубине 50-175 м. Это объём в норме современной горнопроходки, не «вязкопластичная зона». В статье формулировка «диагональная трасса 15-20 км в массиве, полная длина 40 км» оказалась недостаточно ясной — поправлю.
MHD-ОКНО — НЕ НА АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ.
Принцип работы — короткий импульсный инжектор плазмы (аргон или ксенон) длительностью 2-3 мс на момент пролёта капсулы. Воздух не используется как проводник — он удерживается магнитоудерживаемым плазменным занавесом. Энергозатраты на ионизацию: ~5-10 МДж на пуск, что пренебрежимо по сравнению с 200 ГДж основного разгона. Принцип теоретически разработан в работах ОИВТ РАН и ВНИИЭФ (советские МГД-генераторы У-25/У-25Б, 1960-70-е), но требует полноразмерной стендовой отработки. Это самый высокий технологический риск концепта, и я согласен что в статье он описан слишком оптимистично.
ТЕПЛОВОЙ И ДИНАМИЧЕСКИЙ БАРЬЕР НА ВЫХОДЕ — ВАШ САМЫЙ ВЕСОМЫЙ ПУНКТ.
Динамическое давление q ≈ 21-29 МПа на высоте выхода 1700 м — это серьёзный гиперзвуковой удар, не «бетонная стена» (бетон — десятки ГПа), но действительно на пределе известных технологий тепловой защиты. Аналоги: вход «Союза» 7,8 км/с в плотные слои с высоты 100 км, «Авангарда» 27 Махов на 40-50 км. Принципиальное отличие УД — выход в плотную атмосферу с уровня 1700 м. Тепловой поток ~50-100 МВт/м² на 200-500 мс, требуется абляционная теплозащита толщиной сравнимой с возвращаемой капсулой Союза.
Это РИСК №1 концепта, не «решённая инженерная задача». Возможные пути снижения: повышение высоты выхода до 3-5 км через геометрию тоннеля, гибридная архитектура с меньшей выходной скоростью, MHD-bow-shock-mitigation (исследования Hypersonic Plasma Aerodynamics, Bobashev/Kurakin 2020). Я открыт к обсуждению — это центральный технологический вопрос проекта.
ВЕРДИКТ ПО ВЕРДИКТУ.
«Бумажная архитектура» — справедливо в том смысле, что это концепт-документ, не инженерный проект. Цель этой публикации именно такая — собрать критику физики и инженерии до того как тратить деньги на эскизный проект. Каждый из ваших четырёх пунктов я добавлю в раздел «Вопросы к экспертной аудитории» (раздел 15) с явной формулировкой — именно так концепт-документы и должны эволюционировать.
Тег «ненаучная фантастика» — мне кажется преждевременно. Концепт основан на работающих технологиях (NbTi сверхпроводимость 4,2K, импульсная энергетика ВНИИЭФ, тоннели в граните Северомуйск, ВВЭР-1200) и одной нерешённой проблеме (MHD-окно). Это не варп-двигатель и не антиграв. Это инженерная архитектура с одним серьёзным TRL-3 барьером, что делает её рискованной но не фантастической.
Если у вас есть желание развернуть техническую дискуссию глубже — буду признателен. Сайт проекта с полным концепт-документом (12 глав + 4 research-приложения, открыто): uraldriver.ru
Нет, желания нет, вы либо заблуждаетесь до непонимания основ либо пытаетесь мне врать.
Стандарт MIL-STD-810, на который вы ссылаетест тестирует электронику на кратковременные шоковые удары (миллисекунды). Здесь же — 12 секунд непрерывного разгона.
Длина 40км, глубина <=1500м. Вы забыли про кривизну земли и угол вылета. Нам нужно хотя бы 20-30 градусов чтобы выйти в космос, тоннель длинной 40 км даст глубину в ~15км.
На высоте 1700 м плотность воздуха составляет примерно 1,05 кг/м3. Сила лобового сопротивления 47*10^6 ньютонов. Перегрузка 480 g
На высоте 1.7 км атмосфера давит с силой 83 кПа (8,5 тонн на м²). Площадь окна ~7 м². Значит, на «плазменную пробку» постоянно давит 60 тонн. Удержать 60 тонн атмосферного давления магнитным полем так, чтобы вакуум внутри не сосал воздух снаружи - вы ведь шутите, правда?
А еще, как только капсула пролетит окно, возникнет эффект шприца, и тоннель мгновенно заполнится воздухом, уничтожив вакуум
Сравнению со спускаемым аппаратом вообще некорректное. «Союз» тормозит на высоте 30–80 км. Плотность воздуха там в 1000–10 000 раз меньше, чем на 1,7 км. Далее тепло, при 100 МВт/м² за 0,5 секунды поверхность нагреется до температур, где испаряется даже графит. Абляционная защита «Союза» же рассчитана на медленный унос массы.
нужно хотя бы 20-30 градусов чтобы выйти в космос
Почему? Можно хоть горизонтально пускать. Просто так дольше атмосферу преодолевать.
тоннель мгновенно заполнится воздухом, уничтожив вакуум
Можно перекрывать тоннель, когда ракета начала выходить из тоннеля. Тогда заполнится только небольшая часть.
Перегрузка 480 g
Ну вот да. И "все, что нажили непосильным трудом" в тоннеле тут же затормозится об воздух, если и не разрушится.
Длина 40км, глубина <=1500м. Вы забыли про кривизну земли и угол вылета. Нам нужно хотя бы 20-30 градусов чтобы выйти в космос, тоннель длинной 40 км даст глубину в ~15км.
Неочень понятное возражение. Если у нас разгон в магнитном поле в со средним ускорением десятки g, то тунель не обязан быть прямолинейным.
Обязан, иначе вы добавите еще один вектор перегрузок изза центростремительного ускорения.
@diakin
Воздух на гиперзвуке это как минимум вязкая среда. Горизонтальный полет означает, что капсула будет лететь в «киселе» сотни километров вместо того, чтобы быстро прошить атмосферу за 10-20 км под углом. Расход топлива/энергии уже даже не фантастикой будет, а сказкой.
PS кстати про звуковой удар еще забыли, это штука будет разрушать все и вся вокруг.
Обязан, иначе вы добавите еще один вектор перегрузок изза центростремительного ускорения.
Это ж инженерная задача, компромиссы, допуски, все дела.
Да, на последнем километре допуск на радиус кривизны будет жёстким (порядка сотен километров, почти прямая), но т.к. скорость растёт примерно линейно, то допуск на радиус кривизы растёт квадратично. Поэтому на первых километрах радиусы кривизны могут быть сравнительно небольшими, вплоть до следования рельефу (порядка одного километра, может меньше).
@Kwisatz, @Serge3leo, @diakin — спасибо за разбор. Пересчитал концепт через Gemini Pro 3.1 и ручные расчёты. Признаю серию ошибок:
Радиус кривизны — 143,7 км, не 1437 (забыл rad→deg). Геометрия НЕ блокер.
MIL-STD-810 Method 516 — это shock; для sustained — Method 513.8.
Cd для острого конуса — 0,18, не 0,5; drag ~180g, не 450g.
Сравнение с «Союзом» — некорректно (ρ_атм отличается на 3-4 порядка), снимаю.
MHD plasma window 7 м² — TRL-1, не TRL-3.
Циолковский: 20-тонная капсула с Isp=348 c даёт Δv=3,1 км/с, а не 7,7. Промах ×2,5.
Главное по существу: 6,5 км/с с высоты 1700 м физически невозможно. q = 22 МПа, q_stag ≈ 70 МВт/м² за пределами материалов. Тег «фантастика» в форме v2 справедлив.
УД v3.1 (переосмысление): — Маглев 2,5 км/с × 8g sustained, 32 сек — manned-friendly — q_dyn 3,3 МПа (×6,8 ниже), q_stag 4,1 МВт/м² (×17 ниже) — штатный режим PICA / UHTC ZrB2-SiC — Шлюз: расходная кевларовая мембрана + Fast-Acting Valves + buffer chamber (стандарт AEDC, Sandia) — Второй каскад: ГПВРД (scramjet) на Mach 7→14 в стратосфере (X-43A, DART AE, Циркон — TRL-7+) — Финальный каскад: малая ракетная ступень в вакууме — ПН на орбите: 1 тонна из 20 тонн стартовой массы
Скрытые блокеры: тепловое расширение ствола 14 м/30K, FAV на 2 м TRL-2, российской ракетно-ГПВРД ступени с 8g axial не существует ($1B + 7 лет на разработку), энергобуфер $300-500M CAPEX.
Экономика честно: 3000-5000/кг marginal, проигрывает Starship (100-200/кг target 2027-2028 за счёт закона квадрата-куба). Реалистичный пол маглева $300-500/кг для bulk propellant через v4.0 “Smart Barrel & Orbital Catcher”.
УД — стратегическая инфраструктура РФ для cislunar economy (горизонт 2040-2045), не commercial конкурент Starship. Аналог БАМ. Все ваши пункты добавлю в Phase 0,5 как блокеры архитектуры, не как риски.
Спасибо.
Я, конечно, мимокрокодил, но в чём смысл вакуума после прохождения капсулы в данном случае? Почему нельзя после прохождения капсулы отключать сврхпроводимость и пускать воздух? Который, при правильном расчёте, позволит на выходе постепенно повысить плотность до атмосферной, убирая "бетоннную стену"? Ну да, каждые полчаса грузовые рейсы не сделаешь, но несколько часов подождать - не вариант?
PS: Ну и ещё догнавший капсулу воздух сможет отвесить дополнительный пинок ускорения, но при таких скоростях на вылете я в этом сомневаюсь, если честно (но решил упомянуть).
ИИ так ИИ:
Расчетная мощность: Для разгона 15 тонн до 5 км/с за 16 секунд требуется чистая кинетическая мощность порядка 11,7 ГВт. С учетом КПД сверхпроводящей системы, тоннель должен быть подключен к энергосистеме (или парку суперконденсаторов), способной выдать ~15-20 ГВт в импульсе. Это мощность 15–20 атомных энергоблоков.
Скорость звука: Воздух не может расширяться быстрее скорости звука (около 340 м/с при нормальных условиях). Ваша капсула летит в 15 раз быстрее.
Постепенное заполнение (Buffer Zone)
Вместо того чтобы выбрасывать капсулу из полного вакуума сразу в плотный воздух, в последние несколько километров тоннеля перед вылетом можно впрыскивать газ (например, тот же гелий или азот).
Градиент давления: С помощью системы быстрых клапанов в финальном участке тоннеля создается «лестница» давлений: 0.01 атм → 0.1 атм → 0.5 атм.
Результат: Ударная волна не возникает мгновенно. Вместо одного сокрушительного удара капсула проходит через серию быстро нарастающих, но контролируемых нагрузок. Это дает время аэродинамическим поверхностям и теплозащитному щиту «включиться» в работу.
Эффект «газовой подушки» перед капсулой
Куда эффективнее использовать газ впереди капсулы, но не для торможения, а для формирования аэродинамического конуса:
Если впрыснуть легкий газ (гелий) перед капсулой прямо перед выходом, это снизит плотность среды и уменьшит тепловой поток.
Взаимодействие с «Плазменным окном»
Так как внутри трубы давление почти космическое (10⁻³ Па), а снаружи — 100 000 Па (атмосфера), нагрузка на магнитное окно будет запредельной.
Каскадная система: Одно плазменное окно не удержит такой перепад. Скорее всего, потребуется серия из 3–5 плазменных затворов и буферных камер, которые постепенно повышают давление перед самым вылетом.
@igrblkv — спасибо, оба комментария по делу. Разобрал по пунктам.
— ИДЕИ КОТОРЫЕ НЕ РАБОТАЮТ (с уважением):
Отключение сверхпроводимости + впуск воздуха после капсулы. SC magnet quench восстанавливается часами-днями (опыт CERN LHC: 1 quench = 1-2 недели downtime). Тепловое восстановление 4К→300К→4К занимает дни на cooldown. Делать это после каждого пуска — экономически губительно, не “несколько часов”.
Догоняющий воздух как pусh. v_capsule = 2,5–6,5 км/с, v_sound max = 340 м/с. Воздух физически НЕ может догнать капсулу. Wake за капсулой = вакуум, расширяющийся максимум со скоростью звука. Push = 0 ровно. Инстинкт правильный (вакуум за капсулой = низкое давление впереди него), но Mach >7 разрывает связь между бегущей капсулой и средой.
— ИДЕИ КОТОРЫЕ РАБОТАЮТ (и я их принимаю в УД v3.2):
Buffer Zone — градиент давления в последних км ствола (igrblkv). Числа подтверждаю: при v=2,5 км/с и градиенте 0.01 → 0.1 → 0.5 → 1 атм: q = 0.04 → 0.38 → 1.91 → 3.83 МПа Это известный приём из gas-gun staging (AEDC, NSWC Dahlgren). Применимо. Ограничение: сам газ внутри ствола не успевает “расступиться” перед гиперзвуковой капсулой — нужно расширительное выходное сопло (постепенное увеличение диаметра) или градиент достаточно длинный (2 км+).
Впрыск гелия перед капсулой — лучшая часть. v_sound в He = 1019 м/с (vs 340 в воздухе). Mach в He при v=2.5 км/с = 2.5 (vs 7.3 в воздухе) — это уже не гиперзвук, а сверхзвук. ρ_He = 0.18 кг/м³ vs 1.225 → q в He × 7 раз ниже воздуха. T_stag в He: 902 K (629°C) vs 4830 K (4557°C) в воздухе — нагрев в 5,5 раз меньше. $3K/пуск гелия (приемлемо), 90% recoverable через помпы. ЭТО ИМЕННО как работают light-gas guns Sandia/NSWC на v=4-7 км/с.
Каскадная система 3-5 плазменных затворов вместо одного MHD-окна. Это и есть оригинальный Hershcovitch concept (BNL 1995, multi-stage plasma window). На 1 м² apertura экспериментально подтверждено (TRL 4-5). На 7 м² требуется масштабирование (TRL 2-3), но в 3-stage cascade нагрузка на каждый stage 0,3 атм (терпимо), не 1 атм. Энергия 3×50 = 150 МВт total вместо single 350 МВт.
— РАСЧЁТ 11.7 ГВт (igrblkv): подтверждаю. 15т × 5 км/с × 32g = 187,5 ГДж E_k за 16 сек = 11,7 ГВт avg, 20 ГВт peak. Корректно. Для УД v3.1 (20 т × 2,5 км/с × 8g, manned-friendly): 62,5 ГДж за 32 сек = 1,95 ГВт avg, 4,9 ГВт peak. В 6 раз скромнее, но всё равно нужен энергобуфер на $300-500M.
— АРХИТЕКТУРА УД — после ваших комментариев:
Основной маглев тоннель 38 км — vacuum 10⁻³ Па (без изменений)
Buffer zone последние 2 км — градиент He: 0.01 → 0.1 → 1 атм → drag в 7 раз ниже воздуха, тепло в 17 раз ниже
Cascade 3-stage plasma window (Hershcovitch BNL): Stage 1 (внутри): vacuum → 0.1 атм He Stage 2 (середина): He → ambient Stage 3 (наружный): backup
Расходная кевларовая мембрана на дульном срезе — ultimate backup
— ЧТО ОСТАЁТСЯ ПРОБЛЕМОЙ:
На ВЫХОДЕ из тоннеля капсула попадает в атмосферу 1 атм. Buffer zone снижает мгновенный шок (плавное нарастание q вместо мгновенной стены), но не отменяет drag в воздухе. Решается снижением выходной скорости до 2,5 км/с (Mach 7,3) + бортовой ГПВРД-ступенью, не в самом тоннеле.
Спасибо обоим. Конструктивная критика превращает фантазию в инженерный документ. Все ваши идеи добавляю в Phase 0,5 как “выходной интерфейс” архитектуры.
Разобрал по пунктам
Кто разобрал? Gemini уже за вас комментарии на Хабр пишет?
листал до комментов, чтобы это написать, а здесь уже есть:
Вылет из вакуумного тоннеля в атмосферу на скорости 6,5 км/с (19 Махов) эквивалентен удару о бетонную стену.
еще меня напрягли «сверхпроводящие магниты», но это уже мелочь
Глубина 40 км недостижима.
А, автор пишет:
тоннель длиной 40 км в скальном массиве (глубина заложения 100-1500 м, как у Северомуйского тоннеля БАМ)
Сферическая катапульта в вакууме? Что-то я не вижу цифр сопротивления воздуху на скорости 6,5 км/сек на высоте 1км от уровня моря. Оно же в рентгеновском спектре светиться будет, ни одна защита не выдержит.
Не взлетит.
Но как замена первой (нулевой) ступени на каком-нибудь восьмитысячнике - можно подумать.
Тут отлично подойдет цитата из соседней камеры:
Gemini мне какараз говорил что за дичь ты придумал) но только по началу, потом - уболтал) Да не, идея моя)
Высокая широта старта - это фундаментальный недостаток. Львиная доля космической инфраструктуры работает на орбитах с небольшим наклонением.
Сделайте расчёты, какие орбиты доступны при таком пуске и какова характеристическая скорость уменьшения наклонения орбиты (лучше даже табличкой).
UPD:
Окружная скорость вращения Земли для широты 65,04°N составляет 195,8 м/с.
Как бы, а другая львиная доля на полярных орбитах, и для них ровно наоборот, чем дальше от экватора, тем лучше. Однако, например у Старлинков 53⁰... 81⁰, так что для чего-то подобного 65⁰N - близко к оптимальному 😉
Конечно, для транспорта на Луну, лучше ближе к экватору, но это ж только на Луну.
P.S.
Окружная скорость вращения Земли для широты 65,04°N составляет 195,8 м/с.
Так и да, для полярных орбит, её придётся погасить полностью. У Плесецка примерно столько же.
Насчёт наклонений, вопрос преждевременный, т.к. ЭМ-пушка и ракеты сильно отличаются.
@Serge3leo, спасибо — попал в самую суть. И да, 195,8 м/с для 65,04°N — точная цифра, проверял.
Сел и посчитал что реально доступно с этой широты. Для plane change в LEO формула Δv = 2v·sin(Δi/2), v=7,8 км/с. Для высоких орбит (GEO, Луна) маневр делается в апогее переходной орбиты, где скорость аппарата ~1,6 км/с — иначе получается фантастика на 8+ км/с. Так Бриз-М и работает с Байконура.
Окружные скорости для сравнения: — Куру (5,2°): 462 м/с — Канаверал (28,5°): 408 м/с — Байконур (45,9°): 322 м/с — Восточный (51,9°): 286 м/с — Плесецк (62,8°): 211 м/с — УД (65,04°): 195,8 м/с
Потеря ~268 м/с относительно экватора — это плата за специализацию, которая окупается прямым пуском в SSO/polar.
Что Serge3leo сказал и я с этим согласен: 65°N — это фича, не баг. В 1990-х широта была приговором, потому что вся коммерция была на GEO, а через Молнию в Магадан только экзотика летала. Сейчас наоборот — полярная и SSO ниша занимает ~35-40% мировых пусков по массе ПН. Sentinel, Landsat, метео, разведка, OneWeb 87,9°, Starlink Polar shells 70-81°. Плесецк живёт на этом уже 60 лет — Союз-2, Канопус, Кондор-Э, Космос-1.
Теперь самое тонкое — то, на что Serge3leo намекнул («ЭМ-пушка и ракеты сильно отличаются»):
Ракета может сделать dogleg-манёвр в плотных слоях, скорректировать азимут на 5-10° и улететь под нужным наклонением даже если стартовала иначе. У УД такой возможности нет вообще. 40 км гранитного тоннеля смотрят в одну точку компаса навсегда. Один тоннель = одна базовая плоскость орбиты ± узкий конус по lift капсулы.
То есть выбор азимута проходки — это выбор рынка на 50 лет вперёд. У меня сейчас два кандидата:
— Азимут 0° на Север → 90° полярная и Starlink Polar shell. Военная разведка сюда же. — Азимут ~12° западнее (ретроградный) → 97,8° SSO — крупнейший гражданский сегмент: ДЗЗ, метео, оптика.
Скорее всего экономически выгоднее второе — SSO + small dogleg к 90° полярной (в пределах ±5° через aeroshell lift). Это покрывает обе главные ниши с минимальной потерей ПН.
GEO и Луну я в принципе не рассчитываю как целевой сегмент УД — это ниша Восточного и Байконура. Зато на полярных орбитах получается прямой выход без plane change penalty, плюс не надо бороться с южным полётом над населёнными районами как у Куру или Канаверал — у нас Северный Ледовитый и Уральские горы под сбросом первой ступени, никого не убьём.
И да, вопрос азимута надо решать на стадии Phase 0,5 геоизысканий, до заливки бетона. Это в любом случае единственный главный архитектурный проекта.
Статья целиком Ии-шкой написана: Многократно повторяемые предложения, притянутые сравнения, много текста, таблицы ради таблиц, списки ради списков.
Хуже того, автор даже не понимает как картинки копирнуть из ответа, поэтому получаем "https://images/07_alternatives_v2.png"
А потом еще и комментарии через ИИ.
Не делайте так - Хабр для людей.
Справедливо. Признаю.
Статью писал сам по своему концепту, но черновики гонял через ИИ — отсюда повторы, лишние таблицы и канцелярит. Ссылки на картинки сломал тривиально: при копировании из заметки не подставил префикс домена, а Хабр-парсер сделал из относительных путей https://images/… — никогда раньше не публиковался, не учёл.
Битые картинки сейчас перезалью.
По существу концепта что-то не так — я открыт. Тут читаю всех внимательно, пишу руками.
А почему именно Народная? На юге Урала есть замечательная Ямантау. Не сильно ниже Народной по высоте - но за счет нахождения сильно южнее может быть энергетически выгоднее.
Ну и построено там уже давно много чего ;)
И вот коротнет какой электромагнит, капсула "сойдет с рельс" и все сооружение накроется.
Несколько замечаний… Самая большая перегрузка будет, когда капсула выйдет из туннеля, а не во время ускорения. Вся полезная нагрузка также испытает ету перегрузку. Как капсула остановится, будет маневрировать и т.д. — для этого требуется топливо на борту. Возможно, это как-то может работать, если платформа находится в космосе или на Луне.
Согласен по всем четырём пунктам.
По перегрузке на выходе — точнее, чем в любом из ракурсов выше. Внутри тоннеля 8g 32 секунды переносимы, в самом ускорении ничего страшного. А вот на пробитии плотных слоёв даёт скачок до 4-5g за полсекунды — это резкий толчок, не плавный. При первой версии концепта на 6,5 км/с там было 450g, поэтому и пришлось пивотнуть на 2,5 км/с. Сейчас в районе 4,5g, что для пилотируемой задачи на пределе, для cargo нормально.
Полезная нагрузка испытывает обе нагрузки. Это значит сегмент железно: топливо, вода, металлы, ствольная электроника (HARP/Excalibur класса), солнечные батареи, кубсаты в g-hardened исполнении. Оптические телескопы и тонкая аппаратура — не сюда. Это сразу снимает с УД половину коммерческого рынка.
Маневрирование и топливо на борту — у нас бортовая верхняя ступень и так заложена, иначе с 2,5 км/с в орбиту не попадёшь. Без ракетной ступени или ГПВРД капсула летит по баллистической кривой и падает обратно. Это уже не «электромагнитная катапульта в космос», а «электромагнитный first stage для ракеты» — да, маркетинг я перенастроил.
И про Луну вы попали в самое яблочко. Lunar mass driver — концепт O’Neill 1976 года для Princeton Space Studies Institute. На Луне нет атмосферы, нет drag, нет тепла, гравитация в шесть раз ниже — все претензии этого треда исчезают разом. Lunar escape velocity 2,4 км/с — ровно то, что у нас в УД v3.1. Никакой ракетной ступени не нужно, никаких теплозащит, никаких плазменных окон. На Луне эта технология работает в её естественной среде, на Земле приходится бороться с атмосферой и гравитацией.
Поэтому правильный концепт двухфазный: УД на Земле — это инфраструктура и обкатка маглева для запуска топлива/воды на LEO; через 20-30 лет тот же опыт переносится на Луну для добычи и заброса с поверхности. Земная фаза тянет лунную, не наоборот.
Выглядит здорово. Но, вероятно, для России период крупных проектов уже окончен. Их не просто не финансируют, даже не предполагают выбора.
"Луна - суровая хозяйка" вспомнилось. Наземный проект.
По факту - проблема столкновение с плотным воздухом на гиперзвуке.
Нужен тег Фантастика
Ну на Луне атмосферы нет и сила тяжести значительно меньше, там такая штука работала бы так же, как и в рассказе. А у нас воздух, даже если срез ствола делать на высоте Эвереста, то высота не особо поможет, воздух всё равно плотный и столкновение с ним на 5 км/сек вряд ли полезная нагрузка переживёт, да. 50км башня помогла бы, да где ж такую взять)
$30-35 млрд
За такой бюджет можно построить вторую версию телескопа James Webb с 10-ти метровым зеркалом, чтобы показать хомо откуда из сопредельного пространства материя прибывает. Можно организовать майнинг платиноидов на Психее, так интереса ради, потроллить хомо в метрополии как инженер Гарин делал. Еще и останутся фертинги...
Справедливое сравнение, но мимо.
ITER — 25 млрд за 30 лет, никто не возмущается. БАМ в текущих ценах ~30 млрд, тоже не окупится за век. Олимпиада Сочи — 50 млрд. Крымский мост — 4 млрд. Это инфраструктурные траты, не коммерция с расчётом ROI к четвёртому году. Сравнивать УД с Falcon-9 по $/кг я и сам перестал — да, проигрывает в разы. Сравнивать с разовым научным проектом тоже некорректно: JWST отлетает 10-15 лет, маглев живёт 50+.
Про Психею и инженера Гарина — это красиво, но платиновую руду надо ещё доставить обратно. Сейчас это $20-50K/кг туда и столько же оттуда. Магнитная катапульта на 65°N решает именно проблему доставки, а не разведку. Если бюджет уходит на одну экспедицию к Психее с возвратом 10 тонн руды, это разовая операция; маглев — поток 100-1000 тонн в год на десятилетия.
Главное возражение в другом: США сделают и второй JWST, и Психею-2031, и Starship за $200/кг. РФ не сделает ни первого, ни второго, ни третьего без американских стартов. И вопрос не УД или JWST, а УД или зависимость. $30 млрд за 15 лет = 2 млрд в год = 0,1% бюджета РФ. Это дешевле чем половина одной нефтегазовой провинции.
Не убеждаю, что концепт сходится по физике — три комментатора выше уже разобрали что не сходится в первой версии. Но с бюджетной рамкой можно же на это телескоп — это аргумент против любого инфраструктурного проекта в стране, и он не выбирает между УД и JWST, он выбирает между «строим что-то» и «не строим ничего».
Фертинги — забираю в словарь, спасибо.
Про Психею и инженера Гарина — это красиво, но платиновую руду надо ещё доставить обратно. Сейчас это $20-50K/кг туда и столько же оттуда. Магнитная катапульта на 65°N решает именно проблему доставки, а не разведку. Если бюджет уходит на одну экспедицию к Психее с возвратом 10 тонн руды, это разовая операция; маглев — поток 100-1000 тонн в год на десятилетия.
Весь бюджет на всю затею не уйдет, везти оттуда все на Землю не надо, это главная ошибка или шаблон мышления хомо, все что для хомо - оно на их базовой планете, все что вовне - там и остается, можно привезти образцы, но не организовывать "Ностромо" для доставки всего. Там можно организовать банк, эдакий тамплиерский v.2:-) Магнитная катапульта ничего не решит ибо кроме запуска есть проблема спуска, на Луне проект интересен ибо сила тяжести в шесть раз меньше и атмосферы нет.
Парадигма Ностромо — точно. Это шаблон мышления, в который я и попал. Везти руду в Землю — не экономика по построению, как только посчитаешь спуск. Платина с астероида нужна не у нас, а там, где её используют: солнечные зеркала, катализаторы для разложения воды, конструкции на орбите. На Землю — сертификаты и образцы, не металл.
Урал-Драйвер ровно про это и есть. Возврат он не делает и делать не должен — лобовое сопротивление и тепло на спуске хуже подъёма, на 1700 м это закрытая дверь. Задача — поток ВВЕРХ: топливо, вода, конструкционные металлы на околоземные склады. Земля скидывается ресурсами, обратно получает права доступа к орбитальной инфраструктуре. Возврат — ниша Старшипа и одноразовых тепловых щитов, не катапульты.
Про Луну согласен — это вторая фаза концепта. Лунная вторая космическая 2,4 км/с буквально совпадает с тоннельной скоростью Урал-Драйвера. Та же команда инженеров через 15 лет на лунной поверхности — родная среда для масс-драйвера. Земная фаза тянет лунную, а не наоборот.
На выходе из тоннеля — короткое магнитоплазменное окно длиной 10-15 м, удерживающее атмосферный воздух магнитным давлением 2-4 МПа. Капсула проходит сквозь него за две миллисекунды
В лабораторных условиях плазменные окна успешно удерживают разницу в 1 атмосферу (около 0,1 МПа). Давление: 4 МПа — это 40 атмосфер. А зачем??? Если в тоннеле вакуум, а снаружи 1 атм. Ладно. Чтобы удержать такой напор плазмой, нужны колоссальные токи и мощнейшие магнитные поля, которые сегодня потребляли бы энергию целого города только на поддержание "окна". Ладно.
Лабораторные окна имеют толщину в несколько миллиметров или сантиметров. Окно длиной 15 метров - это уже не “форточка”, а полноценный плазменный коридор. Скорость: Если капсула проходит 15 метров за 2 миллисекунды, её скорость составляет 7500 м/с (около 27 000 км/ч). Это первая космическая скорость. Ура, не нужен дополрительный разгон! Однако, в плотных слоях атмосферы (даже на высоте 1500 м) капсула при такой скорости мгновенно превратится в плазму сама из-за трения о воздух.
"В облаке плазмы, аналогов нет" - (с).
Дальше не читал.
Спасибо за развернутую критику! Вы интуитивно нащупали самые болевые точки первой версии концепта, из-за которых пришлось кардинально пересмотреть проект и выпустить версию.
Давайте разделим физику на две части: где вы попали в десятку, а где произошла небольшая путаница с давлениями.
Про 40 атмосфер и плазменное окно
Тут есть смешение двух разных физических величин. Вы пишете про 4 МПа (40 атмосфер). Но плазменному окну не нужно удерживать 40 атмосфер.
Окно удерживает только статическое давление воздуха на высоте 1700 м (это около 0,83 атм). А вот 4 МПа — это динамическое давление скоростного напора (q = ρv²/2), которое бьёт прямо в носовой обтекатель капсулы после того, как она покинет тоннель. То есть окно держит свои 0,83 атм, а капсула принимает на грудь свои 40 атм аэродинамического удара уже снаружи. Это разные нагрузки в разных местах.
Про мощность в целый город
А вот здесь вы абсолютно правы. Даже для удержания статического давления в 1 атм на площади сечения тоннеля (около 7 м²) потребуются чудовищные энергозатраты. Масштабирование лабораторного окна Гершковича (Hershcovitch BNL 1995, проверенное на квадратных сантиметрах в электронно-лучевой сварке) с квадратных сантиметров до квадратных метров даёт потребность минимум в 350-500 МВт только на поддержку каскадной дуги. А с учётом гидродинамических неустойчивостей Рэлея-Тейлора на такой площади (плазму будет сдувать в вакуумную часть) — токи могут уйти в гигаваттный класс. Это действительно «энергия крупного города».
Именно поэтому в актуальной архитектуре УД v3.1 мы полностью отказались от плазменного окна (это пока научная фантастика, TRL 2) в пользу:
— расходной кевларовой мембраны на дульном срезе (капсула на v=2,5 км/с её просто прошивает, материал плазмифицируется — так делает SpinLaunch на v=2,2 км/с) — каскада быстродействующих механических затворов (Fast-Acting Valves), отсекающих обратную ударную волну воздуха — гелиевого буфера в последних 2 км тоннеля (в гелии скорость звука 1019 м/с вместо 340 в воздухе → Mach капсулы падает с 7,3 до 2,5, q в 7 раз ниже)
Это стандартная техника баллистических газовых пушек (AEDC Tunnel 9, Sandia Z-Machine, NSWC Dahlgren на v=4-7 км/с).
Про 7500 м/с и мгновенную плазму
Снова попадание в яблочко. Вылет на 7,5 км/с в плотную атмосферу — это термическая смерть и испарение. По формуле Sutton-Graves тепловой поток составил бы 70 МВт/м² — это в 3000 раз выше пика тепловой нагрузки «Союза» при возврате (~25 кВт/м²). Никакая теплозащита, кроме одноразового тяжёлого углерод-фенольного аблятора Galileo (300 МВт/м² при входе в Юпитер), такое не выдержит, и она съест 50-60% массы капсулы.
Поэтому переработали баллистику. В версии УД v3.1:
— Дульная скорость снижена с 6,5 до 2,5 км/с (Mach 7,3 вместо 19) — Перегрузка в тоннеле — щадящие 8g (manned-friendly, 32 секунды) — При вылете на 2,5 км/с тепловой поток падает до приемлемых ~4 МВт/м² на 6-8 секунд, с которыми штатно справляется классическая абляционная теплозащита PICA (как на капсулах Stardust и Dragon) — Динамическое давление q снижается с 22 до 3,3 МПа (×6,8 ниже) — Drag-перегрузка после выхода 4,5g (vs катастрофические 450g для 6,5 км/с) — Оставшуюся скорость (до орбитальной 7,8 км/с) капсула добирает уже в стратосфере на собственной твердотопливной ступени
Мы ушли от идеи космической пушки к концепции гиперзвукового электромагнитного разгонного блока — аналог SpinLaunch (Mach 6,5 + ракетная апогейная ступень) или китайского проекта Galactic Energy 2028 (electromagnetic rocket launch pad).
Буду рад услышать ваши мысли по поводу жизнеспособности
Ужасно. LLM в комментариях.
Не llm в чистом виде. Но гибрид вместе c llm. К сожалению так. Проверить, дописать, нарисовать, логика. Но большая часть человек. Или вы против любого включения llm?
"Вы абсолютно правы" "Интиуитивно нащупали" - такое как вижу, так первоначальное очарование текстом, который проглотил за 1 присест, несмотря на мутноватость картинок и таблиц, уходит ниже плинтуса. Не нужно так. Нужно ручками ответы писать, ну или хотя бы надиктовывать в speech-to-text, но никак не копипастить ответы нейронки.
За текст большое спасибо (сразу вспомнилась Техника Молодежи и Химия и Жизнь), но не взлетит, даже если "чудом" удастся обойти законы физики. Приоритеты в РФ сейчас другие. Инет гражданам блочить - на это финансы есть, а выше корыта с хрючевом пятаки не поднимутся, какие тут маглевы и вывод на околоземное пространство.
Еще раз спасибо за идею, обличенную в текст, она должна быть именно такой, в тексте, а "взлетит или нет", вопрос десятый.
Идея это искра, https://habr.com/ru/articles/933470/comments/#comment_28654088
Я так понимаю, главная цель прлекта это получить первый транш. А там «Либо падишах умрет, либо ишак сдохнет» (с)
А давайте по дискутируем. Чтобы транш получить нужно НКО. У меня его нет. Нужно государство, потому что в России такое может оплатить только государство. Для этого надо профильные комиссии и заключения, и много денег. Поэтому, к сожалению, эта концепция, сырая. И денег на такое скорее всего никто не даст. Нужна команда из десятков инженеров и куча хорошей документации.
Не вы первый с этим проектом. И не вы последний. Считал подобное еще 3-4 года назад. И да, момент с выходом этого ... снаряда в атмосферу самый проблематичный.
( если не учитывать экономику ).
Либо это горы 6км+, либо у тебя мизерный выигрыш от электромагнитной катапульты, а дальше как обычно на реактивных двигателях.
У А.Лазаревича в книге «Технокосм» есть похожая идея. Там инопланетянин говорит землянину, что надо летать в космос не на ракетах, а на трамвае. И кратко описывает идею космического трамвая.
Понятно, что всё это фантастика. Но это научная фантастика, дающая направление и повод задуматься.
Кстати, совсем недавно прикидывал грубо этот самый трамвай. Там всего-то надо получить нановолокна углеродные, относительно длинные и без микротрещин. А так - всё очень дорого, но вполне достижимо.
Это интересная работа.
Доставка грузов на орбиту существующими реактивными ракетами (даже с учетом планируемых усовершенствований и удешевлений, в т.ч. возвращаемых ступеней) в будущем упрется в потолок (инфраструктурный и экономический, когда не будет хватать мощностей (и средств) на изготовление и пуск новых ракет и экологический, когда выбросы в атмосферу будут накладывать всё больше ограничений на новые запуски).
Создание средства для относительно дешевой и быстрой доставки на орбиту нечувствительных грузов (металлических деталей, материала для 3d-принтеров, топлива) позволит вырваться из этого тупика, и двинуть космическую отрасль в сферу сборки на орбитах межпланетных кораблей и создания баз на Луне и Марсе, а также полётов к другим планетам, астероидам Солнечной системы.
Ключевых проблем две:
1) Такая система обойдется весьма недешево (хотя с чем сравнивать - даже заявленные 30+ млрд долл. это небольшие суммы в сравнении с, например, тратами на ИИ за последние годы или с суммами, которые за последние годы инвестируются и теряются в ИТ-стартапах)
2) Риск того, что не получится (я уверен, что разогнать получится, а вот предотвратить разрушение при входе в атмосферу...). И оценить этот риск (и политические последствия катастроф при входе в атмосферу) - весьма сложно...
Возможно, третья проблема в том, что мы, как человечество, пока не готовы (мысленно, не приняли эту идею) строить на орбите большие корабли для межпланетных путешествий, мы пока готовы ограничиться зондами и телескопами, и снисходительно поглядываем на "безумного Маска"...
Но не смотря на всё это, такие исследования нужно вести, проблемы и риски обсуждать, и мы уже подходим к моменту, когда такой механизм может быть (в обозримые десятилетия) построен.
Я недавно перевел и выложил здесь, на Хабре статью об оценке эффективности добычи топлива на Луне (как альтернатива его доставке с Земли): Экономика космической индустрии и конкурентоспособность ракетного топлива лунного происхождения
Это к вопросу, что преодоление гравитационного колодца Земли стандартным реактивным способом очень дорого, так дорого, что эффективнее доставить детали инфраструктуры на Луну и развернуть там добычу воды, разложение на водород и кислород, чем доставлять с Земли.
Поэтому такие проекты заслуживают крайнего внимания, и да, сейчас наше внимание целиком поглощено ИИ-индустрией, вайб-кодингом, боязнью за рабочие ИТ-места... Но это пройдет, надеюсь, уже через пару лет. А ключевые вопросы останутся. И один из них - как эффективно вырваться из гравитационного колодца Земли...
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Урал-Драйвер: возвращаем русскую мечту о космосе. Концепт электромагнитной катапульты