Преди да фантазира за изследване на космоса, добре, за да разбера как ние сме точно в този интервал ще падне. Защото имам огромни съмнения за светлото бъдеще на космическите изследвания, струва десетки милиони долари за всяко изстрелване на управляеми ракети.
Така че нека да брои до това, което имаме и какво реално може да се направи. Това наистина - без там космически асансьори, стартирането шлейфове компресорни пръстени около цялата екватора, антигравитация и друга измислица.
Вариантите ще бъдат не толкова много ракети, ракетни самолети и пушки. Това е, което наистина е възможно и се прилага в близко бъдеще.
Това е проклетата разточителните устройства, които са в орбита само 2-3% от теглото на собствения си дом. Освен това, най-евтините старта товарни ракетите ще струва сумата от 10 милиона. Долара. Най-евтините. Типичен ракетата струва 60--80 млн. Ако същото, което трябва да хвърли нещо в геостационарна орбита - да бъдат готови да плащам повече от сто милиона. И това е само началото на дейността, без цената на полезния товар.
Нека сега разгледаме пилотирана космическа програма. Вижте, истината, особено върху това: Руската "Союз", американската "Космическата совалка" китайски копие "на Съюза" - "Шенжен".
Китайските клонинги в присъствието на оригинала, няма да бъдат взети под внимание. Автобусите също не може да се вземат под внимание - те вече са завършат своите полети. Това, по принцип, не е изненадващо, когато цената на совалката започне половин милиард долара. Въпреки това, совалки бяха осем срещу тройни съюзи, дясната и руските ракети-носители, струва "само" 40 милиона.
От кораби перспектива може да се обърне внимание на "Дракона", разработена от частна американска компания. Той вече е летял в автоматичната версия и, най-вероятно, ще лети по-нататък. Тъй като НАСА, остана без собствените си автомобили и е подписала договор с разработчиците на Dragon 12 работи сума от 1,6 милиарда. Долара. Това е, един курс ще струва 130 млн. От седем кораба, ние получаваме 19 милиона. На човек. Не е евтино!
Да помислим за това как да се подобри характеристиките на ракетата. Въпреки че, мисля, че нещо не е особено необходимо. Рецепта добра ракета, създадена през Tsiolkovskii формули: намаляване на старта маса по отношение на масата на полезния товар, увеличено отделяне на работната скорост на тялото, увеличаване на броя на етапи на ракетата.
Въпреки това, в продължение на три етапа обикновено не правя, защото с по-голям брой етапи характеристики са подобрени леко и значително увеличаване на сложността.
Следователно, за да намалят размера на ракетата остава структури и увеличаване на скоростта на работния флуид. Въпреки това, изграждането на ракетата не може да бъде намалена за неопределено време - той трябва да бъде в състояние да се появяват в началото на претоварване. Конструкции на ракети вече толкова освободени до краен предел. Например, "сух" тегло "Proton" - 47 тона, и гориво се таксуват с 620 т!
Така че всичко, само да се надяваме да подобрим двигател. И сега те са химически вид. Това означава, че на базата на изгаряне на горивото. Ние няма да се изброят всички възможности за гориво и окислител (твърде много), спомена само водород и керосин, се окислява с кислород. Така специфичен импулс (скорост на потока) за керосин - около 3000 м / сек, за водород - 4500. И тъй Имаме нужда от по-висока скорост, е необходимо да погледнем към други видове двигатели.
И тези двигатели са, и те дори се прилагат. Това йонни двигатели, специфичната импулс, който достига до стотици километри в секунда! Но - уви! Thrust на тези двигатели се измерва с грамове, за разлика от стотици тон-пъхна сили на химическите двигатели. За да лети някъде към Юпитер непрекъснато действащ йонен двигател е още по-добре, отколкото работи няколко минути на химичното вещество. Въпреки това, да се започне с повърхността на планетите йонен двигател не е необходимо.
Ние очакваме, имаме повече. Плазмен, власт, MHD. Всичко - глупости! Твърде малко сцепление. Единственото нещо, което ни спасява - ракетни двигатели с ядрени. Тяхната тяга е сравнима с основната идея на химическите двигатели, но специфичният импулс е много по-висока. Например, разработен в ядрената ензим RD-0410 Съветски съюз има специфичен импулс 9000 м / сек. Струваше ми се, ще бъде само 3 пъти по-висока от тази на керосина. Въпреки това, тези "само 3 пъти" на практика се превръщат в огромна разлика. Например, за да се покаже десет сателитни в орбита в е необходима "керосин" ракета с тегло 300 тона, или като ядрено-тегло 30! А забележима разлика на надморска височина от 250 km, нали, нали?
Принципът на работа е много проста NRE - загряване на работния флуид, когато тя се изпомпва през ядрен реактор. И не се страхувайте от думата "атомна": по време на нормална работа на двигателя на радиоактивно замърсяване не се случи, а в случай на произшествия, без съмнение ще бъде осигурена подходяща защита. Освен това, тези двигатели очевидно ще бъдат монтирани на многократна употреба космически кораб, съответно, те ще се приземи леко за повторна употреба.
Още по-високи тарифи осигуряват течна и газова фаза ядрени двигатели. Те ядрен материал нажежено до точката, че е в течна или дори газообразно състояние. Специфичният импулс на двигателя - 15000 и повече от 30000 m / ите, съответно! С тези параметри, за да излезете от ракета в орбита ще бъде достатъчно на един етап, както и полети до Марс или Венера ще станат нещо обичайно. По принцип, няма непреодолими проблеми за развитието на такива двигатели. В СССР дори е създаден модел на работа на блока на гориво на NRE газовата фаза. Основната причина, че тези двигатели не се използват - страх от възможно радиоактивно замърсяване в случай на произшествия космически кораб.
Но изглежда, че делото се премества подвижния топката: Роскосмос обяви началото на развитието на стандартизирани модули на атомните електроцентрали за висока мощност космически кораб. Първите работни копия трябва да са готови през 5-8 години. Въпреки това, тези реактори ще бъдат не се прилагат към двора, и като източници на енергия за йонни двигатели. Все пак, има надежда, че работата на тези реактори ще се промени пристрастие към мирен атом в космоса, а след това все още въпрос за развитието на NRE.
2. rocketglider (космическите летателни апарати)
При изкачване космическа ракета преодолява гравитацията, но не и най-ефективният начин: до височина от 30-40 километра, че е възможно да се използва асансьор силата на атмосферата. Освен това, до такава височина, колкото е възможно и окислител гориво в резервоарите да не извършва и назаем директно от околния въздух. Има двойно спестявания.
Разбира се, на 40 километра от мястото, все още предстои да се издигат и се покачват, защото в края на краищата, процентът на главния поток на гориво настъпили в първия етап на ракетата. И никакви спестявания интерес тук ще бъдат по-забележими.
За съжаление, използването на химически изключително трудно да се изгради двигатели "класическата" един етап ракета самолет достига орбита само на собствените си двигатели без ускорители и се изсипват резервоари. Двор едва ли сложи. Както и да е, в близко бъдеще.
Така че има смисъл да се разгледа системата на два етапа, на който вече има достатъчен брой измислен. Веднага можем да си припомним Зенгер, Макс, спирала. Някои елементи на тези системи вече са реализирани "желязо": проект MAX създаде уникална трикомпонентна RD-701, за проект Helix е изграден и тестван експериментален орбитален самолет. За съжаление, нито една от тези системи, поради различни причини (най-вече финансов план) не е била доведена до край.
Въпреки това, аз не се съмнявам, че подобна система ще се прилага в бъдеще. В допълнение към енергийната ефективност на производството на стоки в орбита те имат и други предимства.
Те не трябва да се изгради скъпи космодруми - излитане самолетоносач може да се направи с конвенционална летище. Засаждане на орбиталната равнина също извършва на летището. И благодарение на факта, че в началото се провежда във въздуха, можете да стартирате от всяка точка на света, по-специално, от най-енергично благоприятни места - от екватора.
Оптималният вариант "първи етап" - носител свръхзвуков самолет. В бъдеще това може да ускори до скорост 10-15м (3-4.5 км / сек), което е половината от размера, необходим за достигане на орбита. В действителност, с толкова много скорост свръхзвуков овърклокърите може да се използва и като под-орбитален самолет за "pokatushek" космически туристи. Разпръснат в атмосферата, е параболична траектория може да достигне височина от над 500 км, а времето на престой в безтегловност ще бъде повече от 10 минути.
В допълнение, под-орбиталната равнина може да се използва като средство позволява на няколко часа, за да лети навсякъде по света.
За съжаление, свръхзвуков самолет все още не съществува. Тяхното развитие е свързано с най-различни технически проблеми за решаване, които изискват огромни финансови ресурси. Един от проблемите е, че свръхзвуков двигателя започва да работи ефективно с 6-8m скорост, на които е необходимо да се разпръсне. Ускорението до такива скорости може да се направи по два начина:
1) чрез тласкащото
2) с помощта на ултразвуков Правопоточни двигатели двигател (SPVRD)
Но той SPVRD, както подсказва името, работи на свръхзвукови скорости, за които е необходимо също така да се разпръсне. Това може да стане чрез конвенционални турбореактивни двигатели. Въпреки това, той е доста "грозни" от инженерна гледна точка на - за да зададете най-много три различни видове двигатели в самолет! Ето защо, ние излезе с по-интересен вариант - комбиниран свръхзвуков / свръхзвуков Правопоточни. За скорости на около 5М (в зависимост от дизайна), тя функционира като SPVRD и допълнителни промени геометрията и преминава в режим scramjet. В този случай, самолетът може да реши такъв комбиниран двигател и конвенционален турбореактивен двигател за ускоряване на скоростта на звука и кацане маневри.
Вторият основен проблем - много силна отоплението на жилищната единица, когато се лети в атмосферата на такива скорости. част носа на корпуса, водещите ръбове на крилата и входа за въздуха може да се нагрява до температура от порядъка на хиляда петстотин градуса, т.е. до температурата на топене на стомана. Поради това е необходимо да се направят тези части на апарата от специалните топлоустойчиви материали, инсталиране на система за охлаждане и бързо да се отърве от огромното количество топлина. Тук също има няколко възможности:
1) за съхранение на гориво като течен водород може да се изпомпва през двойната стена на течен водород въздухоплавателно средство, което ще се изпари и се изпраща към системата за задвижване
2) използване на керосин може да се разложи в присъствието на катализатори на водород и другите въглеводороди, голямото количество топлина се абсорбира. Разбира се, също така продуктите от разграждането са в термичен двигател и носят със себе си.
Вторият вариант се използва в абсолютно фантастично на пръв поглед, система "Аякс". Вижте, и не вярват: MHD генератори, MHD ускорители, намаляване на съпротивлението на въздуха среда йонизация, апарат аеродинамичен контрол се използва плазма. Напълно зашеметен, когато разберете, че някои от тези технологии вече са били успешно тествани!
Въпреки това, той наистина не е много близко бъдеще. Но сега там е добър кандидат за въздушен трамплин - AN-225 "Mriya". Тя е тази плоскост трябва да се използва като система за космическата многоцелеви (МАКС). Разбира се, има много по-малко скорост - дозвукови, но този самолет има дълъг муха, а останалата част от системата работи перфектно. Себестойността на продукцията на стоки с помощта на MAX ще бъде само 1 THS. USD / кг.
Сигурно сте чели "От пушки до Луната" от Жул Верн. Разбира се, това е солидна фантазия, но, наистина, по някаква причина не работи на космическия кораб, като ги стрелят от оръдие? Отговорът ще ви даде всеки студент, не пропускай клас физика. Има няколко причини:
1) огромно ускорение възникващи при стрелба. 5000 грама - това е смъртоносно не само за хората, но и за по-голямата част от обичайните "гарнитурата" спътници
2) Малки разпространение скорост горивни газове - около 2 км / сек, което е много далеч от първата скорост kospicheskoy. А снаряд не лети по-бързо от бутане си газове.
3) Дори ако скоростта би било достатъчно, за сателитно-лети до елиптична орбита, която преминава през цевта. Това е, всъщност, се удари в Земята.
Възможно ли е да се справят с тези проблеми? Вие можете! Нека да се справи на свой ред.
Да, те са страхотни. Но в орбита трябва да изпратите много стоки, които са лесно да оцелеят като ускорение: ракетно гориво, кислород, вода и други течности и насипни товари. Разбира се, в снарядът се поберат относително малък товар, но това се компенсира от по-ниски изходни разходи. И за да се освободи скъпо място в космическия кораб на товари за други, по-чупливи товари.
Това е, всъщност, не е голяма работа. Достатъчно, за да предоставят черупките собствени двигатели цел корекция на траекторията. Подобна технология отдавна се използва в ръководят артилерийски снаряди и ракети, които се изстрелват от оръдие на резервоара.
Малък процент от горивни газове
Този проблем е решен чрез използването на ниски газове молекулно тегло, които имат най-висока степен на експандиране. Идеално - водород. И тези пушки са били тествани. Водородът на SHARP оръдие снаряд не успя да достигне скорост от 3 km / сек, а след надстройката е планирана да получава 7 km / сек. За съжаление, проектът е бил отменен поради прекратяването на финансиране. Но оръжието предишното поколение (HARP проект) успя да хвърли граната на 180 км нагоре. Уви! И този проект е бил затворен.
Въпреки това, "падналия знамето на" вдигна наскоро организиран QuickLaunch компания. Тази фирма обещава да орбита ракети-носители, с тегло 450 кг, които ще заминават от оръдие със скорост от 6 км / ите. Още в единица пространство, включително със собствен двигател, коригира траекторията и се ускори до орбиталната скорост.
Cannon в QuickLaunch ще бъде доста голям - около километър дълго. И да не се изгради резервна да придаде желания ъгъл на цевта, оръжието ще плува в океана, потопени във водата под ъгъл. Приблизителната стойност на продукцията на количество стоки за само $ 550 за килограм! Като се има предвид, че сега на минималната цена. - около 3 хиляди долара (при условие, че ракета-носител е напълно заредена), се оказва, 6 пъти по-евтини.
Остава да се намери половин милиард долара, за да се изгради пистолет.
Така че, това, което е едно и също ни чака в бъдеще? Кой проект ще победи? Лично аз не знам. Най-вероятно ще се споделя от няколко начина за товарни в орбита. В идеалния случай, би било желателно да се види реализацията на проекта "Аякс" и използвате на космически кораб NRE, обаче, не мисля, че това ще се случи през следващите години 20. През това време, може да се изгради само "supergun" и най-накрая да завърши проекта MAX. И дори тогава само в случай, ако има източници на финансиране.
Свързани статии