Hogy mit kell elérni pályára
Mielőtt fantáziálnak űrkutatás, jól kitalálni, hogy mi ebben a nagyon hely csökkenni fog. Mert van óriási kétségei vannak a fényes jövő űrkutatás, a költségek több tízmillió dollárt minden egyes rakéta elindítását.
Tehát lássuk számít fel, mi van, és mit lehet reálisan tenni. Tényleg - anélkül, űrlift, beindítását körök emlékeztető gyűrű körül az egész egyenlítő, antigravitációs és más fikció.
Változatok nem lesz olyan sok rakéták, repülőgépek és rakéta fegyvereket. Ez az, ami igazán megvalósítható és alkalmazható a közeljövőben.
Ez rohadt pazarló eszközök, amelyek a pályára és csupán 2-3% -át, a saját otthonában. Sőt, a legolcsóbb dob rakomány rakétát kerül az összeg 10 millió. Dollár. A legolcsóbb. Egy tipikus rakéta indítása költség 60--80 millió. Ha ugyanazt kell dobni valamit geostacionárius pályán - készülj shell ki több mint száz milliót. És ez még csak a start-up költségei nélkül a hasznos információt.
Nézzük most nézd meg a emberes űrprogram. Lásd az igazság, főleg nem, hogy: az orosz „Szojuz”, az amerikai „Space Shuttle” kínai másolat „az Unió” - „Shenzhen”.
Kínai klón jelenlétében az eredeti nem lehet figyelembe venni. Shuttles szintén nem veszi figyelembe - ők már teljes a járatok. Ez általában nem meglepő, ha a költség az űrsikló indítson félmilliárd dollárt. Azonban shuttle voltak nyolc- elleni hármas Szakszervezetek, jobbra, és az orosz rakéta olcsóbb „csak” 40 millió.
Szemszögéből hajók is figyelni, hogy a „Sárkány” által kidolgozott, saját amerikai cég. Ő már repült az automatikus változat, és a legvalószínűbb, repül tovább. Mivel a NASA, elhagyta anélkül, hogy saját jármű, aláírt egy szerződést a fejlesztők a sárkány 12 fut összege 1,6 milliárd. Dollár. Azaz, egy menetben kerül 130 millió. Mivel a hét hajó, megkapjuk a 19 millió. Személyenként. Nem olcsó!
Nézzük, hogyan lehetne javítani a jellemzői a rakéta. Bár, azt hiszem, valami nem különösebben szükség. Recept jó rakéta alakult Ciolkovszkij képletek csökkentése dob tömege tömegéhez képest a hasznos, fokozott kibocsátása a haladási sebesség a test, növeli a több szakaszban a rakéta.
Azonban, mint három szakaszban általában nem csinálni, mert nagyobb számú fázison jellemzők kis mértékben javult, és jelentősen növelik a komplexitást.
Ezért, hogy csökkentse a rakéta marad struktúrákat, és növeli a sebességet a munkaközeg. Ugyanakkor az építőiparban a rakéta nem lehet csökkenteni a végtelenségig - képesnek kell lennie a megjelenő elején túlterhelés. Szerkezetek rakéták már így mentesül a határértéket. Például a „száraz” tömeg „Proton” - 47 tonna, és az üzemanyag fel van töltve 620 tonna!
Így minden remény csak, hogy javítsa a motort. És ők most kémiai jellegű. Ez alapján a tüzelőanyag elégetését. Nem fogunk felsorolni az összes lehetőséget üzemanyag és az oxidálószer (túl sok), csak megemlítjük a hidrogén és a kerozin, oxidálódik oxigénnel. Így a specifikus impulzusa (áramlási sebesség), a kerozin - körülbelül 3000 m / s, a hidrogén - 4500. És mivel Mi kell több sebesség, meg kell nézni más típusú motorokhoz.
És ezek a motorok, és ők is alkalmazni kell. Ez az ion motorok, a specifikus impulzusa, amely eléri a több száz kilométer másodpercenként! De - sajnos! Tolóerő Ezen motorok mérik gramm, szemben a több száz tonnás tolóerőt kémiai motorok. Repülni valahol Jupiter folyamatosan működő ion motor még jobb, mint a futás néhány percet a kémiai. Azonban ahhoz, hogy a felülete bolygók ion motor nem szükséges.
Bízunk, megvan tovább. Plazma, teljesítmény, MHD. Minden - baromság! Túl kevés tapadást. Az egyetlen dolog, ami megment minket - nukleáris rakéta motorok. Az tolóerő összehasonlítható a tolóerő kémiai motorok, de a konkrét impulzus sokkal magasabb. Például, kifejlesztett a Szovjetunióban nukleáris enzim RD-0410 van egy fajlagos impulzus 9000 m / s. Úgy tűnt, lenne csak egy 3-szor magasabb, mint a kerozin. Azonban ezek a „csak 3-szor” a gyakorlatban lefordítani hatalmas különbség. Például, hogy megjelenjen a tíz műhold pályára magasságban 250 km van szükség „kerozin” rakéta súlya 300 tonna, vagy egy nukleáris súlya 30! Észrevehető különbség, nem igaz, nem igaz?
A működés elve nagyon egyszerű NRE - fűtés a munkaközeg, amikor szivattyúzzuk át atomreaktor. És ne félj a „nukleáris”: a normál működés során a motor a radioaktív szennyeződés nem fordul elő, és a baleset esetén kétségtelenül biztosítható a megfelelő biztonságot. Emellett, ezek a motorok nyilvánvalóan felszerelhető újrafelhasználható űrhajó, illetve akkor finoman földet újrafelhasználásra.
Több nagyobb arányban biztosítanak folyadék- és gázfázisú nukleáris hajtóművek. Ezek hasadóanyag izzó, hogy az a pont, amely egy folyékony vagy akár gáz halmazállapotú. A specifikus impulzusa a motor - 15000 és több mint 30.000 m / s, illetve! Ezekkel a paraméterekkel, hogy kilépjen a rakéta pályára elég lesz egy színpadon, és a repüléseket a Mars vagy Vénusz vált általánossá. Elvileg nincs leküzdhetetlen problémát a fejlesztés egy ilyen motorokat. A Szovjetunióban még úgy tervezték, működő modell a fűtőelem-gáz fázisú NRE. Ennek fő oka, hogy ezek a motorok nem használt - a félelem a radioaktív szennyezést baleset esetén űrhajó.
De úgy tűnik, hogy az ügy át a labdát gördülő: Roskosmos bejelentette a fejlesztés megkezdése szabványosított modulok atomerőművek nagy teljesítmény űrhajó. Először munkapéldányból el kell készülnie, 5-8 év. Azonban ezek a reaktorok kell alkalmazni, hogy ne az udvar, és mint energiaforrások az ion motorok. Azonban, van remény, hogy a művelet e reaktorok fogja változtatni a torzítás a békés atom az űrben, és akkor még jön a fejlesztés a NRE.
2. rocketglider (repülőgépipar repülőgép)
Mászás közben helyet rakéta legyőzi a gravitáció, de nem a leghatékonyabb módja: akár egy magasságban 30-40 kilométeres lehet használni a felhajtóerő a légkör. Emellett azt, hogy egy ilyen magas, mint lehetséges, és oxidáló tüzelőanyag a tartályban nem végzi és kölcsön közvetlenül a környező levegő. Van egy dupla megtakarítás.
Természetesen a 40 km-re a hely még emelkedik és emelkedik, mert miután az összes, a fő üzemanyag áramlási sebességét történt az első szakaszban a rakéta. És minden kamat megtakarítás itt lesz észrevehető.
Sajnos, a vegyi rendkívül nehéz építeni motorok „klasszikus” egylépcsős rakétának elérte pályára csak a saját motor nélkül gyorsítók és lemerült tankok. Udvar alig tesz. Különben is, a közeljövőben.
Így van értelme, hogy fontolja meg a kétlépcsős rendszer, melynek már van elegendő számú alkotta. Azonnal tudjuk felidézni Senger, Max, Spirál. Egyes elemei ezek a rendszerek már végrehajtották „vas”: MAX projekt egy egyedülálló háromkomponensű RD-701, valamint a Project Helix építették és tesztelték a kísérleti pályasík. Sajnos, sem ezeknek a rendszereknek, különböző okok miatt (főleg pénzügyi terv) nem szüntetik meg.
Én azonban nem kétséges, hogy egy ilyen rendszer alkalmazható a jövőben. Amellett, hogy az energiahatékonyság az előállított termékek pályára vannak más előnyei is vannak.
Nem kell építeni költséges űrkikötőjéből - felszálló repülőgép-hordozó lehet tenni egy hagyományos repülőtéren. Ültetés pályasík is végzett a repülőtéren. És hála annak a ténynek, hogy a start zajlik a levegőben, akkor indítson bárhol a világon, különösen a leginkább energetikailag kedvező helyen - az Egyenlítőtől.
Az optimális választás „első szakasz” - egy hiperszonikus repülőgép-hordozó. A jövőben, akkor felgyorsítja a sebesség 10-15 m (3-4,5 km / s), ami fele az arány eléréséhez szükséges pályára. Tény, hogy annyira sebesség hiperszonikus túlhajtók is lehet használni, mint egy szuborbitális sík „pokatushek” tér a turisták számára. Szétszóródik a légkörben, ez egy parabola röppálya magassága elérheti a több mint 500 km-re, és a tartózkodási idő a súlytalanság állapotában több lesz, mint 10 perc alatt.
Ezen túlmenően, szuborbitális síkon lehet használni, mint egy járművet, amely lehetővé teszi egy pár órát repülni bárhol a világon.
Sajnos, hiperszonikus repülőgép még nem létezik. Fejlődésük társul a különböző műszaki problémák megoldására, amelyek megkövetelik a hatalmas pénzügyi forrásokat. Az egyik probléma az, hogy a hiperszonikus motor beindul, hogy hatékonyan működjön 6-8m sebesség, amelyre szükség van, hogy eloszlassa. Gyorsulás ilyen sebességgel lehet kétféleképpen történhet:
1) keresztül a toló
2) útján szuperszonikus ramjet motor (SPVRD)
De SPVRD, mint a neve is mutatja, működik szuperszonikus sebességgel, amelyhez szükség van arra is, hogy eloszlassa. Ezt meg lehet tenni a hagyományos sugárhajtású motorok. Azonban ez elég „csúnya” egy mérnöki szempontból - beállíthatjuk, hogy nem kevesebb, mint három különböző típusú motorok a gépet! Ezért jön ki egy érdekes lehetőség - kombinált hiperszonikus / szuperszonikus ramjet. Sebességre körülbelül 5M (attól függően, hogy a tervezés), ez működik SPVRD, és további módosítások a geometria és halad torlósugaras módban. Ebben az esetben, a repülőgép eltekinthet az ilyen kombinált motor és a hagyományos turbóreaktort hogy gyorsítsa a hangsebesség és leszállás manőverek.
A második legnagyobb probléma - nagyon erős fűtése a ház egységet, ha repül a légkörben az ilyen sebességgel. Az orr része a törzs, a vezető élei a szárnyak és a levegő bemeneti lehet hőmérsékletre hevítjük nagyságrendű ezerötszáz fok, azaz a hogy az olvadási hőmérséklet az acél. Ezért szükséges, hogy ezek a részek a készülék a speciális hőálló anyagból, telepítsen egy hűtőrendszer és gyorsan megszabadulni a hatalmas mennyiségű hőt. Itt is van egy pár lehetőség:
1) tárolására tüzelőanyag például a folyékony hidrogén lehet szivattyúzzák át a kettős fal egy repülőgép folyékony hidrogén, amely elpárolog és kell küldeni a propulziós rendszer
2) a használata kerozin akkor bomlanak katalizátorok jelenlétében a hidrogén és más szénhidrogének, a nagy mennyiségű hőt elnyeli. Természetesen, még a bomlástermékek hő motorok és végezze el velük.
A második lehetőség használják fantasztikus első ránézésre „Ajax” rendszer. Olvasása, és nem hiszik: MHD generátorok, MHD gyorsítók, csökkentve az ellenállást a közeg levegő ionizációs, aerodinamikai vezérlő berendezés segítségével a plazma. Teljesen megdöbbent, amikor kiderül, hogy néhány ilyen technológiák már sikeresen tesztelték!
Azonban ez tényleg nem nagyon közeli jövőben. De most van egy jó jelölt levegő ugródeszkát - AN-225 „Mriya”. Ez ebben a síkban kell használni, mint egy többcélú repülőgépipar rendszer (MAKS). Persze, ott sokkal kisebb sebesség - szubszonikus, de ez a sík a hosszú menet, és a többi a rendszer tökéletesen működött. Az önköltségi ára a kimenő áruk segítségével MAX lesz csak 1 ezer. USD / kg.
Bizonyára olvasta „A fegyvereket a Hold” Jules Verne. Persze, ez egy szilárd fantasy, de valóban, valamilyen okból nem fut az űrjármű égetés őket egy ágyú? A válasz adsz minden diák nem hagyja osztály fizika. Több oka is van:
1) A hatalmas gyorsulás felmerülő után égetés. 5000g - ez halálos nemcsak az emberekre, hanem a legtöbb szokásos „fehéráru” műholdak
2) Kis sebességű terjedése hajtógáz - mintegy 2 km / s, ami nagyon messze az első kospicheskoy sebességet. A lövedék nem repül gyorsabban nyomja a gázt.
3) Ha a sebesség is elegendő volna, a műholdas repülni egy elliptikus pályán halad, amely átmegy a fegyver csövét. Ez azt jelenti, sőt, hit-ben a Földre.
Lehetséges, hogy megbirkózni ezekkel a problémákkal? Tudsz! Nézzük foglalkozik viszont.
Igen, ezek nagy. De a pályára kell küldeni egy csomó árut, amelyek könnyen túlélni egy ilyen gyorsulás: rakéta-üzemanyag, az oxigén, a víz és más folyékony és ömlesztett rakomány. Természetesen a lövedék fér egy viszonylag kis terhelés, de ezt ellensúlyozza az alacsonyabb kiadási költségeit. És, hogy kiadja egy drága hely a rakomány űrhajó más, sokkal törékenyebb terhelés.
Ez valójában nem nagy ügy. Elég, hogy a kínálat a kagyló saját motorral korrigálja a pályáját. Hasonló technológiát már régóta használják irányított tüzérségi lövedékek és rakéták, amelyek lőni a tartályból ágyúk.
Egy kis sebességgel hajtógáz
Ezt a problémát oldja meg az alacsony molekulasúlyú gázok, amelyek a legnagyobb növekedési ütem. Ideális - hidrogénatom. És ezek a fegyverek tesztelték. Hidrogén meg a SHARP ágyú lövedék nem érte el a sebesség 3 km / s, és a frissítés után a tervek szerint megkapja a 7 km / s. Sajnos, a projektet törölték megszűnése miatt a finanszírozás. De az előző generációs pisztoly (hárfa projekt) sikerült dobni egy lövedék 180 km upstream. Ó, jaj! És ez a projekt lezárása.
Azonban „a bukott zászló” felvette a közelmúltban szervezett cég Gyorsindító. Ez a cég azt ígéri, hogy pályára rakéta súlya 450 kg, ami indul egy ágyú sebességgel 6 km / s. Már a térelem beleértve a saját motorja, állítsa be a pályára és gyorsult orbitális sebességgel.
Ágyú Gyorsindító lesz elég nagy - több mint egy kilométer hosszú. És ne építsenek hát, hogy a kívánt szög a hordó, a fegyver lebegnek a tengerben, elmerült a vízben szögben. A becsült költsége az előállított termékek mennyisége, hogy csak $ 550 kilogrammonkénti! Figyelembe véve, hogy most a minimális ár -. Mintegy 3 ezer dollár (feltéve, hogy a rakéta teljesen betöltött), kiderül, 6-szor olcsóbb.
Továbbra is találni félmilliárd dollárt építeni egy fegyvert.
Tehát, ami ugyanaz vár ránk a jövőben? Ez a projekt fog nyerni? Személy szerint én nem tudom. A legvalószínűbb, meg fogják osztani több módon rakomány pályára. Ideális esetben kívánatos lenne, hogy a projekt megvalósításához „Ajax” és használható űrhajó NRE azonban nem hiszem, hogy meg fog történni az elkövetkező években 20 Ezalatt az idő alatt, csak építeni egy „supergun”, és végül a projekt befejezéséhez MAX. És akkor is csak abban az esetben, ha vannak finanszírozási források.