Космический лифт: современные идеи и состояние их развития

    image

    Хотя постройка космического лифта находится уже в пределах наших инженерных возможностей, страсти вокруг этого сооружения в последнее время, к сожалению, поутихли. Причина в том, что учёные пока никак не могут получить технологию для производства углеродных нанотрубок нужной прочности в промышленных масштабах.

    Идею безракетного вывода грузов на орбиту предложил тот же самый человек, который основал и теоретическую космонавтику – Константин Эдуардович Циолковский. Вдохновившись увиденной в Париже Эйфелевой башней, он описал своё видение космического лифта в виде башни огромной высоты. Её верхушка как раз находилась бы на геоцентрической орбите.

    Лифт-башня основывается на прочных материалах, препятствующих сжатию – но современные идеи космических лифтов всё же рассматривают версию с тросами, которые должны быть прочными на растяжение. Такую идею впервые предложил в 1959 году ещё один русский учёный, Юрий Николаевич Арцутанов. Впервые научная работа с подробными расчётами по космическому лифту в виде троса была опубликована в 1975 году, а в 1979 Артур Кларк популяризовал её в своём произведении «Фонтаны рая».

    Хотя нанотрубки в данный момент признаются самым прочным материалом, и единственным, подходящим для постройки лифта в виде троса, тянущегося с геостационарного спутника, прочности получаемых в лаборатории нанотрубок пока не хватает до расчётной.

    Теоретически прочность нанотрубок должна быть более 120 ГПа, но на практике самая высокая растяжимость однослойной нанотрубки была 52 ГПа, а в среднем они ломались в диапазоне 30-50 ГПа. Для космического лифта необходимы материалы с прочностью 65-120 ГПа.

    В конце прошлого года на крупнейшем американском фестивале документальных фильмов DocNYC был показан фильм Sky Line, в котором описаны попытки инженеров из США построить космический лифт – включая участников конкурса X-Prize от НАСА.

    Главными героями фильма выступают Брэдли Эдвардс [Bradley Edwards] и Майкл Лэйн [Michael Laine]. Эдвардс – астрофизик, работавший над идеей космического лифта с 1998 года. Лэйн – предприниматель и основатель компании LiftPort, пропагандирующей коммерческое использование углеродных нанотрубок.

    В конце 90-х и начале 2000-х Эдвардс, получив гранты от НАСА, плотно разрабатывал идею космического лифта, рассчитывая и оценивая все аспекты проекта. Все его расчёты показывают, что эта идея осуществима – если только появится достаточно прочное для троса волокно.

    Эдвардс какое-то время заключал партнёрское соглашение с LiftPort для поисков финансирования проекта лифта, но из-за внутренних разногласий проект так и не состоялся. LiftPort закрылась в 2007 году – хотя годом ранее, в рамках доказательства работоспособности некоторых своих технологий, успешно продемонстрировала робота, карабкающегося по вертикальному тросу в милю длиной, подвешенному на воздушных шарах.

    Сейчас Лэйн считает, что частный космос, сконцентрировавшийся на повторно используемых ракетах, может полностью вытеснить разработку космического лифта в обозримом будущем. По его словам, космический лифт привлекателен только тем, что предлагает более дешёвые способы доставки грузов на орбиту, а многоразовые ракеты разрабатываются именно для удешевления этой доставки.

    Эдвардс же винит в стагнации идеи отсутствие реальной поддержки проекта. «Именно так выглядят проекты, которые сотни людей, разбросанные по всему миру, разрабатывают в качестве хобби. Никакого серьёзного прогресса достигнуто не будет, пока не появится реальной поддержки и централизованного управления».

    image

    Иная ситуация с разработкой идеи космического лифта в Японии. Страна славится наработками в области робототехники, а японский физик Сумио Иидзима считается пионером в области нанотрубок. Идея космического лифта здесь является чуть ли не национальной.

    image

    Японская компания Обаяши [Obayashi Company] клянётся к 2050 году представить работающий космический лифт. Руководитель компании, Йожи Ишикава [Yoji Ishikawa] рассказывает, что они работают с частными подрядчиками и местными университетами в целях улучшения существующей технологии получения нанотрубок.

    image

    Ишикава говорит, что хотя компания понимает всю сложность проекта, они не видят принципиальных препятствий для его осуществления. Также он считает, что популярность идеи космического лифта в Японии вызвана необходимостью наличия какой-то национальной идеи, сплачивающей людей на фоне тяжёлого экономического положения последней пары десятков лет.

    Ишикава уверен, что хотя идея такого масштаба, скорее всего, может быть реализована только путём международного сотрудничества, Япония вполне может стать её локомотивом благодаря большой популярности космического лифта в стране.

    image

    Тем временем канадская космическая и оборонная компания Thoth Technology получила летом прошлого года патент США № 9085897 на их вариант космического лифта. Точнее, концепция предусматривает постройку башни, которая сохраняет жёсткость благодаря сжатому газу.

    Башня должна доставлять грузы на высоту в 20 км, откуда они уже будут выводиться на орбиту при помощи обычных ракет. Такой промежуточный вариант, по расчётам компании, позволит экономить до 30% топлива, по сравнению с ракетой.

    Похожие публикации

    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 47

      0
      космический лифт привлекателен только тем, что предлагает более дешёвые способы доставки грузов на орбиту

      Ишикава говорит, что хотя компания понимает всю сложность проекта, они не видят принципиальных препятствий для его осуществления

      А из них кто-нибудь реально пытался провести экономический анализ сего мероприятия и вычислить реальный профит с хорошей перспективой? Ну то есть чтобы мы по итогу получили не просто самоокупаемый аттракцион, но и очень полезный транспорт.
        0
        А вот д. ф.-м. н. Александр Багров считает, что все эти ваши космические лифты — профанация и выдумка:
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          –1
          Хотя постройка космического лифта находится уже в пределах наших инженерных возможностей, страсти вокруг этого сооружения в последнее время, к сожалению, поутихли.
          Видимо, потому, что развитие многоразовых ракет набирает обороты.
            –1
            Про альтернативные проекты написано будет? Например пусковая петля, космический фонтан. Несмотря на их внешнюю бредовость и почти нулевую проработанность с инженерной точки зрения выглядят они значительно реальнее (и ближе к реализации) чем космический лифт
              0
              Внутри пусковой петли должен двигаться сердечник со скоростью, которой достигли лишь Вояджер и Новые Горизонты. Что-то не кажется это более реалистичным, чем просто длинный статичный трос.
                0
                В том виде, что описывают космический лифт, сам сердечник будет испытывать силы сжатия-растяжения-изгиб на столько же великими как и скорость его движения, не говоря о том что сама конструкция устойчивой может быть только в конечном собранном состоянии и разогнанным сердечником, т.е. непонятно как его строить вообще.

                По моему мнению вместо сердечника необходимо гонять по 'трубе' отдельные ядра, которые с помощью тех же электромагнитных сил тормозятся о стенки трубы и земедляются при подходе к концу трубы… регулируя сопротивление движения ядер по трубе и скоростью их запуска ядер снизу можно очень точно подгонять итоговое положение фонтана и процесс постройки (и разбора, что не менее важно) можно представить как подъем и сборка трубы с низу с постепенным увеличением скорости и количества ядер.

                p.s. и самое главное, энергетические затраты у космического фонтана просто колоссальны, и окупаться он будет только если поток грузов на орбите будет не менее большим и постоянным.
                0
                Конечно концепция многоразовых ракет хороша и я надеюсь будет экономически оправдана.
                А возможен ли вариант первой ступени по типу самолёта с плазменным двигателем? Который способен подняться на 60-70 км и достигнуть достаточной скорости чтобы вторая ступень могла вывести груз на орбиту?

                Интересно какую мощность развивают современные жрд?
                Какова мощность первой ступени того же протона?
                Просто интересно есть ли мощные плазменные двигатели? Или варианты реализации с работой от реактора? Реактор нагревает газ водород например потом его ионизируют и ускоряют магнитным полем получая высокий удельный импульс. Или мощьности реактора не хватит? Чтобы создать тягу для отрыва этой бандуры от земли подъёма на требуемую высоту и разгона до необходимой скорости? Ведь если и будет возможно построить орбитальный лифт то его строительство должно быть экономически оправдано.
                  0
                  Плазменные двигатели — направление хорошее, нужное и очень перспективное. Но все упирается в источник энергии.

                  Для старта с Земли требуются гигаваттные мощности. Для вывода 1 тонны на НОО нужно 1000 кг*(8400 м/с ^2)/2 = 35.3 ГДж (с учетом гравитационных потерь), при времени разгона 6 мин (ускорение 2g) мощность составит 0,1 ГВт — и это чисто на разгон полезной нагрузки! Умножаем на реальную массу полезной нагрузки плюс масса реактора, двигателей, баков, рабочего тела в них и всего остального (десятки тонн), в итоге получаются единицы и десятки ГВт. Для сравнения, РД-170 выдает 14.7 ГВт.

                  А вот с источниками энергии в таких масштабах все очень плохо. Крупнейшая наземная АЭС выдает 8 ГВт, остальные и того меньше, но у них есть огромные градирни или водохранилища под боком. А в полете все упирается именно в способность сбрасывать лишнее тепло: КПД реактора по теореме Карно прямо зависит от рассеиваемой мощности. Отсюда огромные радиаторы (сейчас экспериментируют с капельными холодильниками, но это тоже не панацея), растущая масса, невозможность полета в атмосфере и прямые ограничения на мощность реактора: мегаватт — уже круто, гигаватт — недостижимая мечта. То есть старт на плазменниках пока остается категорией не слишком научной фантастики.
                    0
                    Зелёные не дадут никаких ядерных бандур запускать, ибо если это жахнет где-нибудь в атмосфере нагадить может прилично. Истерия после Чернобыля и уж тем более Фукусимы ещё не утихла. И вообще на плазменных двигателях от земли не оторваться, тяговооружённость низкая. Самое перспективное, что есть в этой области это VASIMR, якобы испытания будут в этом году. На вики есть статья про него.
                      +1
                      «Интересно какую мощность развивают современные жрд?»

                      Самый мощный ЖРД в мире это РД-171 который стоит на первой ступени РН «Зенит», тяга у земли 740 тонн.

                      С плазменными двигателями не получится стартовать с земли потому что у них очень маленькая тяга. Да у них можно получить огромный удельный импульс (7000 секунд уже сейчас и до 30 000 секунд в будущем), но у них очень маленькая тяга, которую реально использовать только в открытом космосе
                        +1
                        У плазменных и ионных двигателей очень малая тяга при высокой эффективности, они не подходят для ракет-носителей.
                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                          0
                          Имеет большой минус — огромные перегрузки.
                          +3
                          Помнится, в книге Лазаревича «Технокосм»
                          об этом написано:… Нормальные цивилизации на ракетах в космос не ездят."
                          – «А на чем они ездят?» — спросил Левшов.
                          – «Разумеется на трамвае, на чем же еще! Дешево и экологично!»
                          – «Простите, в каком смысле на трамвае? В космос рельсы не проложены!»
                          – " Так проложите. Поставьте эстакаду повыше, так чтобы основная часть ее полотна проходила за пределами земной атмосферы — вам необходимо избежать сопротивления воздуха. В вашем случае потребуется высота километров 60-70. Проложите рельсы, подведите электричество — и готово! Полезный груз, не отяжеленный никакими двигателями и топливом, кладется на тележку с двигателем, работающим от электричества, которое поступает через токосъемник. Тележка разгоняется по рельсам до первой комической скорости, освобождает полезный груз и тот уходит на орбиту. Пустая разогнанная тележка теперь может принять какой-нибудь полезный груз, возвращающийся с орбиты и тоже движущийся с первой космической скоростью. И на нисходящей ветви эстакады она вместе с этим полезным грузом будет тормозиться с помощью электромагнитных тормозов, возвращающих энергию обратно в систему. Таким образом, систему достаточно накачать энергией один раз, а после этого вы только восполняете потери на трение. То есть вы выводите грузы в космос практически без затрат энергии. Длина эстакады больше тысячи километров, так что по ней одновременно могут двигаться десятки тележек. Одна эстакада может обеспечить несколько тысяч пусков в день! Каждый пуск — несколько десятков пассажиров. Только так вы сможете реально колонизировать солнечную систему."
                          – «Но эстакада высотой 60 километров… Нагрузка на пилоны…»
                          – «Нагрузки гораздо меньше, чем в так называемом „космическом лифте“, который предлагают строить некоторые ваши умники.»
                          – «Но в космическом лифте конструкция будет работать на растяжение, а здесь на сжатие, это гораздо сложнее.»
                          – «Вообще-то нижняя часть пилона, погруженная в плотные слои атмосферы, тоже будет работать на растяжение, поскольку вдоль высоты пилона будут навешены понтонные аэростаты. А что касается верхней части пилона, выходящей за пределы атмосферы, то тут совсем просто — например, берете…»
                            +1
                            А разве пересечение орбит спутников, КА и троса лифта не является принципиальным препятствием? Или же планируется какая-то система маневрирования?
                              +1
                              У Кларка это решалось расписанием грузоперевозок, которые приводили к управляемым колебаниям.
                                0
                                Да, но в случае космического мусора, особенно незарегистрированных мелких обломков могут возникнуть большие проблемы. Как вариант — создавать систему мониторинга околотросового пространства и отклонять участок в нужный момент.
                                  +1
                                  Когда смогут построить этот лифт, уже смогут и на орбите собрать что-то посерьезней МКС, материал будет проще доставить, там и проблема мусора решится уборщиками какими-нибудь.
                              –3
                              Сложность вывода на орбиту связана только лишь с одной причиной — гравитацией. Как только научатся на нее воздействовать, так и проблемы отпадут. Конечно, это произойдет не скоро.
                                +3
                                Надо просто земную ось отклонить так, чтобы ракеты соскальзывали с планеты — и никаких двигателей, лифтов всяких не потребуется.
                                Странно, что из Австралии еще никто не додумался запускать, там же все в космос само падает.
                                0
                                Кстати, недавно была новость про графеноподобный материал на основе бора, который прочнее графена. Нельзя ли из бора и трубки сделать?
                                  +2
                                  Сначала приводим утверждение:
                                  «Хотя постройка космического лифта находится уже в пределах наших инженерных возможностей»

                                  а потом сами же и опровергаем:
                                  «Хотя нанотрубки в данный момент признаются самым прочным материалом, и единственным, подходящим для постройки лифта в виде троса, тянущегося с геостационарного спутника, прочности получаемых в лаборатории нанотрубок пока не хватает до расчётной.»

                                  Замечательная статья, да.
                                  Вот когда будут материалы, чтобы была инженерная возможность сделать это, тогда и есть смысл рассуждать о координационном совете и совместных компаниях. Пока это бессмысленно.
                                    0
                                    Вопрос в том — имеет ли смысл разработка этих материалов, если не стоит принципиальная цель постройки космического лифта. Ведь это не совсем теоретические изыскания, у разработки производства многослойных нанотрубок должна быть объективная цель и экономический результат. Если их может обеспечить только космический лифт — это проблема.
                                      +2
                                      Если полученный трос скрутить в бобину, то можно использовать в кранах. Меньше масса самого троса, выше прочность, как следствие выше грузоподъемность, вопрос лишь цены такого троса.
                                        +1
                                        Вы думаете, что эти материалы только для космического лифта пригодятся? Сверхпрочным материалам найдется применение и без этого.
                                      0
                                      Тем временем канадская космическая и оборонная компания Thoth Technology получила летом прошлого года патент США № 9085897 на их вариант космического лифта. Точнее, концепция предусматривает постройку башни, которая сохраняет жёсткость благодаря сжатому газу.

                                      Башня должна доставлять грузы на высоту в 20 км, откуда они уже будут выводиться на орбиту при помощи обычных ракет. Такой промежуточный вариант, по расчётам компании, позволит экономить до 30% топлива, по сравнению с ракетой.

                                      Главное преимущество воздушного старта в наборе скорости при помощи многоразового носителя, а не в снижении аэродинамических потерь
                                        0
                                        Скорее в отстутствии необходимости постройки космодрома, возможности запуска с экватора. Скорость самолёта при воздушном старте достаточно мала по сравнению с итоговой скоростью полезной нагрузки ракеты-носителя (для дозвукового самолёта-носителя всего 3%).
                                        0
                                        Проблема нанотрубок в том, что они короткие. Максимум сейчас чуть побольше 1 см выращивают.
                                        Но если получить непрерывную длинную нанотрубку… То их в принципе плести можно, как железные канаты.
                                        А потом еще полученный канат эпоксидкой залить или еще какой-нибудь композит сообразить.
                                          0
                                          А я что-то не понимаю, как этот лифт будут строить.
                                          Допустим, у нас есть материал достаточной прочности. Как я понял из статьи — лифт будут начинать строить из космоса — спускать трос со спутника(?). Какой длины должен быть трос? Его на орбите будут производить? Или будут доставлять к концу троса обрезки и скреплять магическим образом тем же материалом, из которого он и состоит?
                                            +1
                                            Ну можно например создать сверхмощную грузовую ракету и одним усилием поднять на верх. Хотя не факт что это вообще реально на практике.

                                            Меня вот больше всего будоражит мысль — почему не используют дирижабли ради подъёма грузов на верх. Вики говорит что есть разработки грузоподъёмностью в 200 и даже 400 тонн и способные подниматься на десятки километров. Т.е. что мешает сделать мега бублик с платформой в центре или наверху, с которой будут взлетать и садиться облегчённые версии ракет. Загрузил нужным хламом, поднял на максимальную высоту и не спеша, в отличных погодных условиях и с минимальными усилиями поднял всё наверх. Сдул баллоны, аккуратно сел и ушёл на профилактику и подготовку. Да и вообще не обязательно трос опускать до самой земли — можно подвесить с орбиты огрызок до точки досягаемости дирижаблями и сэкономить, к примеру 30км троса.
                                              0
                                              Ну вот в статье и говорится про один из таких проектов — башня.
                                              А с дирижаблями сложности другого рода будут, я думаю. На такой высоте проблемы как с температурой, так и с дыханием. Сложные условия для работы обслуживающего персонала.

                                              Ну а в строительстве троса меня беспокоит не столько вес троса, сколько его длина. Даже в сложенном состоянии — какого объёма он будет? Трос же не привяжешь к ракете, чтобы он с катушки вытягивался по мере полёта.

                                              Да и это на геостационарной орбите трос неподвижен относительно Земли, а на промежуточных высотах? Ладно, когда он уже готов и закреплён в обеих точках — на Земле и на орбите, там просто натяжение будет. А в процессе спуска к Земле? Конец троса как себя поведёт? Или конец троса оснастят двигателем, который будет корректировать координаты?
                                              У меня много подобных вопросов относительно реализации строительства, но интернет полон лишь подобными новостями без технических деталей самих проектов.
                                                +1
                                                Трос нужно строить именно из космоса, причем сразу в обе стороны, к Земле и от Земли, чтобы центр его тяжести по-прежнему находился на геостационарной орбите. Тогда он будет как единое тело вращаться вокруг земли и делать один оборот в сутки вокруг своей оси (относительно неподвижных звезд), оставаясь неподвижным относительно Земли. Его дальний конец будет вращаться быстрее первой космической для той орбиты и будет стремиться улететь от земли (центробежная сила будет сильнее гравитации), ближний — медленнее и будет стремиться упасть на Землю. В целом в тросе возникнет растягивающее напряжение. Увеличивая длину троса, ближний конец доводят вплоть до поверхности, закрепляют и строят вокруг инфраструктуру космопорта :). Дальний конец также требуется соответственно удлинить (если центр тяжести троса переместится с геостационарной орбиты ближе к Земле, либо трос упадет на Землю целиком, либо его ближний конец вырвется из креплений и начнет двигаться по поверхности), но там можно не разматывать сотни тысяч километров, а просто отмотать немного и повесить массивный противовес. В целом же космический лифт — это просто ооочень большой спутник с центром тяжести на ГСО.

                                                Вариант с дирижаблями, как мне кажется, бессмысленен: выигрывается от силы 20 км из десятков тысяч, появляются риски падения, огромные проблемы с логистикой, энергоснабжением и т.д., а все плюсы стационарного космопорта теряются напрочь. Небольшой ветерок — и очередной рейс сорван.
                                                  0
                                                  О, благодарю. Так стало намного понятнее.
                                                  <сарказм>Теперь сомнений нет — «постройка космического лифта находится уже в пределах наших инженерных возможностей», надо только иметь подходящий материал.</сарказм>
                                                    +1
                                                    Нужные материалы в теории уже есть, те же нанотрубки в микромасштабах уже демонстрируют нужные величины прочности. А на практике пока еще не разработаны дешевые технологии выращивания достаточно длинных трубок (больше метра как минимум), которые уже можно будет сплетать в канаты тысячекилометровых длин. Но ученые радуются уже сейчас, поскольку разработка таких технологий — это только вопрос времени.

                                                    Но даже с нужным материалом проблем при строительстве будет много. Про спуск Вы правильно беспокоетесь: свернутый трос обладает куда меньшим моментом инерции, а потому после развертывания он откажется вращаться 1 оборот в день относительно неподвижных звезд, т.е. Земля получит на орбите гигантский пропеллер, который сложится после первого же оборота в силу нелинейности гравитационного поля. Нужно будет как-то его дозакручивать, что при его масштабах будет весьма непросто. Наверное, придется через каждые N километров привешивать к нему ракеты, которые опять-таки надо дозаправлять и все такое. А после коррекции надо будет гасить колебания — и т.д. и т.п.
                                                      0
                                                      Проще мост между Лос-Анджелесом и Токио построить.
                                                        +1
                                                        Зато перспективы шикарнейшие.

                                                        Никаких больше тысячетонных ракет! В космос на такси! Экономически выгодное освоение Солнечной системы уже сегодня! Открытие второго блока прикосмодромной АЭС удешевило стоимость вывода в космос вдвое! Летайте космолетами Аэрофлота!
                                                          0
                                                          Кстати, вопрос к подъёму на лифте — какие временные и энергозатраты?
                                                            0
                                                            По энергии, если грубо прикидывать, нужно поднять груз до ГСО (на 1 тонну при Ro = 42164 км это mgR(1- R/Ro) = 53.1 ГДж) и разогнать его до 3.07 км/с (на 1 тонну m(V^2-v^2)/2 = 4.6 ГДж), что потребует 57,7 ГДж.

                                                            Время подъема, как мне кажется, будет определяться только мощностью, которую можно будет передавать подъемнику. Если предположить микроволновую передачу энергии в подъемник, то логичным выглядит обустройство промежуточной станции с излучателями километрах в 50 над поверхностью, чтобы уменьшить атмосферные потери. С поверхности туда можно будет доставлять энергию по проводам от наземных АЭС и проводами же, по-троллейбусному, запитывать подъемники первого этапа. При подъеме 10 тонн со скоростью 100 м/с на это уйдет 10 МВт и 9 мин. Дальше на луче эти 10 тонн на тех же 10 МВт будут подниматься с небольшим, но возрастающим ускорением, от 100 м/с в начале до 1 км/с в конце. На все это уйдет часов двадцать, наверное (57,7 ГВт / 10 МВт = 57700 сек = 16 часов, 35786 км / 57700 сек = 0,62 км/с).
                                                              0
                                                              Интересно, как долго такие нагрузки трос сможет вытянуть на себе? Я так понимаю, трение там в любом случае будет? Если «кабинку» лифта можно без проблем заменить, то как быть с тросом?
                                                                0
                                                                Почему трение? Зачем трение? Можно же безконтактно разгоняться!

                                                                Если запас по прочности будет, то при регулярной замене секций трос выдержит очень долго.
                                                                  0
                                                                  Ну про это я в курсе. Но остаётся ещё торможение (кстати, в формуле выше это учтено?), и прочие явления, особенно погодные, в пределах атмосферы Земли. Да и за пределами есть некоторая вероятность форс-мажоров.
                                                                    0
                                                                    Торможение на подъеме надо делать либо рекуперативным, либо просто в нужный момент отключать тягу. На спуске все обстоит хуже: придется спускаться «на тормозах» (пусть даже на электромагнитных, линейные двигатели такое тоже могут), и все гигаджоули потенциальной энергии будут переходить в тепло (либо надо будет на подъемники ставить магнетроны и передавать хотя бы часть энергии). В любом случае, речь идет о мегаваттах лишнего тепла. Как бы тросик не расплавился :(!

                                                                    Формулам выше стоит доверять только в порядках величин. Я наверняка упустил множество тонкостей. Но то, что речь идет об энергиях в десятки ГДж/т и мощностях порядка многих МВт/т (а для плазменного старта вплоть до ГДж/т) — это точно. Мы живем на дне весьма глубокого гравитационного колодца.
                                                                      0
                                                                      гигаджоули потенциальной энергии будут переходить в тепло

                                                                      А кто мешает к грузу приделать парашют, воздушный шар или что-то подобное, чтобы большую часть пути тормозилось за их счет? В конце концов, такой трос можно делать только на подъем, а спускать как обычно просто используя обычные спусковые аппараты (все равно с орбиты разве что людей имеет смысл спускать вниз, все остальное нужно пока лишь поднимать).
                                                                        0
                                                                        ОК, давайте прикинем, какую скорость будет иметь спускаемый аппарат при входе в атмосферу, если стартует с ГСО.

                                                                        Если по гомановской орбите: r1 = 42164 км, r2 = 6378 км, отношение орбит r = 0.151, скорость на ГСО V1 = 3.07 км/с, тормозной импульс в начале dV1 = 2.26 км/с, тормозной импульс в конце dV2 = 2.51 км/с. Первая космическая у нас V2 = 7.91 км/с, т.е. V2+dV2 = 10.42 км/с.

                                                                        Просто падение на Землю вдоль троса (будем считать, что с тангенциальной компонентой скорости трос справится сам): добавочная потенциальная энергия на ГСО равна 53.1 ГДж/т, она соответствует скорости v = sqrt(2E/m) = 10.31 км/с в конце падения.

                                                                        Итого: наш спускаемый аппарат войдет в атмосферу со скоростью порядка 10.3 км/с. Придется иметь нехилую термозащиту, запас прочности конструкций для торможения на нагрузках до 10 g и выше, маневровые двигатели, баки и запас топлива — а это все масса, отнимаемая у полезной. Наверняка придется выполнить маневр пролета сквозь атмосферу для гашения скорости до допустимой. Нагрузки поставят крест на спусках хрупкого оборудования (типа космических телескопов для ремонта) и неподготовленных людей. Стоимость и сама возможность спуска будут определяться спускаемыми аппаратами, которые будут строиться в лучших традициях сегодняшнего космоса: поштучно, долго, баснословно дорого.

                                                                        Как мне кажется, гораздо полезнее будет разработать технологии управляемого спуска на постоянных скоростях. Это позволит наладить регулярное и дешевое двухстороннее сообщение с орбитой, не требующее никакой специальной подготовки людей и грузов, что сразу же выведет космическую отрасль с уровня героической борьбы первопроходцев (искусства, если хотите) на состояние промышленности: стабильной, рутинной, предсказуемой и имеющей вполне доступные даже небогатым людям расценки. Точно так же появление и распространение железной дороги перевернуло всю отрасль транспорта и логистики и стало мощным драйвером экономического роста.
                                                0
                                                можно надуть дирижaбли в космосе плaзмой, зафиксировать оболочку и дать плaзме остыть, в итоге такой бублик не утонет в атмосфере и космические скорости ему не нужны. Такой же бублик можно сделать на земле если подобрать достаточно прочный для оболочки материал, будет конечно ветром сдувать, но все это можно решить корректировкой " орбиты" уже наверху, где воздуха не будет.
                                                  0
                                                  Т.е. что мешает сделать мега бублик с платформой в центре или наверху, с которой будут взлетать и садиться облегчённые версии ракет.
                                                  Потому что это мало что изменит — ракете нужно набрать первую космическую скорость, чтобы преодолеть гравитацию, так как лишние десять километров роли для гравитации не сыграют. Да, чуть меньше будет сопротивление воздуха, но только для этого поднимать ракету на дирижабле? Воздушный старт уже пробовали с тем же Буранов и самолетом носителем, слишком сложно, а выгода маленькая. С дирижаблями все ещё хуже будет.

                                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                              Самое читаемое