Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"космическая башня" перенаправляется сюда. Чтобы узнать об испанском небоскребе, см. Космическую башню . Для использования в других целях, см Небесная Башня (значения) .

Нераакетный запуск в космос относится к концепциям запуска в космос, где большая часть скорости и высоты, необходимых для достижения орбиты, обеспечивается двигательной техникой, которая не подчиняется ограничениям уравнения ракеты . [1] Был предложен ряд альтернатив ракетам. [2] В некоторых системах, таких как комбинированная пусковая система, небесный крюк , запуск салазок , ракета или запуск с воздуха , часть общей дельта-v может быть обеспечена, прямо или косвенно, с использованием ракетного двигателя.

Сегодняшние затраты на запуск очень высоки - от 2500 до 25000 долларов за килограмм с Земли на низкую околоземную орбиту (НОО). В результате затраты на запуск составляют большой процент от стоимости всех космических усилий. Если запуск можно удешевить, общая стоимость космических полетов снизится. Из-за экспоненциального характера уравнения ракеты, обеспечение даже небольшой скорости на НОО другими способами может значительно снизить стоимость выхода на орбиту.

Стоимость запуска в сотни долларов за килограмм сделала бы возможными многие предлагаемые крупномасштабные космические проекты, такие как космическая колонизация , космическая солнечная энергия [3] и терраформирование Марса . [4]

Сравнение способов запуска в космос [ править ]

Метод [а]Год публикацииОриентировочная стоимость сборки
(млрд. Долларов США ) [b]		Масса полезной нагрузки (кг)Ориентировочная стоимость для LEO (долл. США / кг) [b]Производительность ( т / год)Уровень технологической готовности
Расходуемая ракета [5]1903 [6]225  -  130 0004000  -  20000н / д9
Космический лифт1895 [7]2
Невращающийся скайхук1990 г.<12
Гиперзвуковой скайхук [8]1993 г.<1 [c]1,500 [д]30 [e]2
Ротоватор [9]1977 г.2
Гиперзвуковой самолет Space Tether Orbital Launch [10] [11] (HASTOL)2000 г.15,000 [f]2
Космический фонтан1980-е
Орбитальное кольцо [12]1980 г.152 × 10 11<0,054 × 10 102
Цикл запуска (маленький) [ необходима ссылка ]1985 г.105 00030040 0002 +
Цикл запуска (большой) [ необходима ссылка ]1985 г.305 00036 000 0002 +
KITE Launcher [13]2005 г.2
StarTram [14]2001 г.20 [г]35 00043 год150 0002
Космическая пушка [15]1865 [ч]0,545011006
Ram ускоритель [ необходима цитата ]2004 г.6
Слингатрон [17] [18]100От 2 до 4
Орбитальный дирижабль0,34 [19] [ самостоятельно опубликованный источник? ]
  1. ^ Ссылки в этом столбце относятся ко всей строке, если специально не заменены.
  2. ^ a b Все денежные значения в долларах без завышения, основанные на справочной дате публикации, если не указано иное.
  3. ^ Оценка за 2008 год из описания в системе отсчета 1993 года.
  4. ^ Требуется первая ступень до ~ 5 км / с.
  5. ^ Подлежит очень быстрому увеличению с помощью начальной загрузки.
  6. ^ Требуется, чтобы Боинг предложил автомобиль DF-9 первой ступени до ~ 4 км / с.
  7. ^ На основе Gen-1 эталонного дизайна, версии 2010 .
  8. ^ Жюля Верна роман «S от Земли до Луны . Пушечное ядро ​​Ньютона в книге 1728 года «Трактат о системе мира» считалось мысленным экспериментом. [16]

Статические конструкции [ править ]

В данном контексте термин «статический» предназначен для понимания того, что структурная часть системы не имеет внутренних движущихся частей.

Космическая башня [ править ]

Космическая башня - это башня, которая достигнет открытого космоса . Чтобы избежать немедленной потребности в космическом корабле, запущенном с орбитальной скоростью, чтобы поднять свой перигей , башня должна была бы возвышаться над краем космоса (выше 100-километровой линии Кармана ) [20], но гораздо меньшая высота башни могла бы уменьшить сопротивление атмосферы. потери при восхождении. Если башня выйдет на геостационарную орбиту примерно на 35 999 километров (22 369 миль), объекты, выпущенные на такой высоте, затем могут улететь с минимальной мощностью и будут находиться на круговой орбите. Идея сооружения, выходящего на геостационарную орбиту, впервые была придумана Константином Циолковским . [21]Первоначальная концепция, представленная Циолковским, представляла собой компрессионную конструкцию. Создание компрессионной конструкции с нуля оказалось нереальной задачей, поскольку не существовало материала с достаточной прочностью на сжатие, чтобы выдержать собственный вес в таких условиях. [22] Другие идеи используют очень высокие компрессионные башни, чтобы снизить требования к ракетам-носителям. Транспортное средство «поднимается» на вышку, которая может выходить за пределы атмосферы и запускается сверху. Такая высокая башня для доступа в космос на высоте 20 км (12 миль) была предложена различными исследователями. [23] [24]

Натяжные конструкции [ править ]

Основная статья: Тяговая силовая установка

Натяжные конструкции для неракетных запусков - это предложения использовать длинные очень прочные тросы (известные как тросы ) для подъема полезного груза в космос. Тросы также можно использовать для смены орбиты в космосе.

Орбитальные привязи могут быть приливно заблокированы ( Skyhook ) или вращающимся (rotovators). Они могут быть спроектированы (теоретически) для приема полезной нагрузки, когда полезная нагрузка неподвижна или когда полезная нагрузка гиперзвуковая (имеет высокую, но не орбитальную скорость). [ необходима цитата ]

Эндоатмосферные тросы могут использоваться для передачи кинетики (энергии и количества движения) между большими обычными самолетами (дозвуковыми или малыми сверхзвуковыми) или другой движущей силой и меньшими аэродинамическими транспортными средствами, приводя их в движение до гиперзвуковых скоростей без использования экзотических силовых установок. [ необходима цитата ]

Skyhook [ править ]

Основная статья: Skyhook (структура)
Вращающиеся и невращающиеся небесные крюки на орбите

Skyhook теоретического класс орбитальных привязей тяги , предназначенную для подъема полезных нагрузок на большие высоты и скорости. [25] [26] Предложения для небесных крюков включают конструкции, в которых используются тросы, вращающиеся с гиперзвуковой скоростью, для захвата высокоскоростных грузов или высотных самолетов и вывода их на орбиту. [27]

Космический лифт [ править ]

Основная статья: Космический лифт
Космический лифт будет состоять из кабеля, прикрепленного к поверхности Земли и уходящего в космос .

Космический лифт - это предлагаемый вид космической транспортной системы. [28] Его основным компонентом является ленточный кабель (также называемый тросом ), прикрепленный к поверхности и простирающийся в космос над уровнем геостационарной орбиты. Когда планета вращается, центробежная сила на верхнем конце троса противодействует гравитации и удерживает трос в натянутом состоянии. После этого транспортные средства могут подняться по тросу и достичь орбиты без использования ракетной тяги.

Такой кабель может быть изготовлен из любого материала, способного выдержать натяжение, достаточно быстро сужая диаметр кабеля по мере его приближения к поверхности Земли. На Земле с ее относительно сильной гравитацией современные материалы недостаточно прочные и легкие . При использовании обычных материалов коэффициент конусности должен быть очень большим, что увеличивает общую пусковую массу до недопустимой с финансовой точки зрения степени. Однако материалы на основе углеродных нанотрубок или нитрида бора были предложены в качестве растягивающего элемента в конструкции троса. Их измеренная прочность высока по сравнению с их линейной плотностью. Они обещают стать материалами, которые сделают возможным создание космического лифта на Земле. [29]

Ландис и Кафарелли предположили, что натяжная конструкция («космический лифт»), простирающаяся вниз от геосинхронной орбиты, может быть объединена с конструкцией сжатия («башня Циолковского»), идущей вверх от поверхности, образуя комбинированную структуру, выходящую на геостационарную орбиту с поверхности, и имея структурные преимущества перед любым из них по отдельности. [22]

Концепция космического лифта применима и к другим планетам и небесным телам . Для мест в Солнечной системе с более слабой гравитацией, чем у Земли (таких как Луна или Марс ), требования прочности к плотности не так велики для материалов привязи. Доступные в настоящее время материалы (такие как кевлар ) могут служить там в качестве троса для лифтов.

Эндо-атмосферные привязи [ править ]

KITE Launcher - передача импульса транспортному средству.

Эндо-атмосферный трос использует длинный кабель в атмосфере для обеспечения некоторой или всей скорости, необходимой для достижения орбиты. Трос используется для передачи кинетики (энергии и количества движения) от массивного медленного конца (обычно большого дозвукового или малозвукового самолета) на гиперзвуковой конец посредством аэродинамики или центростремительного воздействия. Кинетика обмен привязь (KITE) Пусковой один предлагаемое эндо-атмосферный трос. [13]

Динамические конструкции [ править ]

Космический фонтан [ править ]

Основная статья: Космический фонтан
Гайд дизайн космический фонтан.

Космический фонтан - это предлагаемая форма космического лифта , для которой не требуется, чтобы конструкция находилась на геостационарной орбите , и не полагается на прочность на растяжение для поддержки. В отличие от оригинальной конструкции космического лифта ( привязанный спутник ), космический фонтан представляет собой чрезвычайно высокую башню, возвышающуюся над землей . Поскольку такая высокая башня не могла выдержать собственный вес с использованием традиционных материалов, массивные гранулы проецируются вверх из нижней части башни и перенаправляются обратно вниз, когда достигают вершины, так что сила перенаправления удерживает верх башни на высоте.[30]

Орбитальное кольцо [ править ]

Основная статья: Орбитальное кольцо
Орбитальное кольцо.

Орбитальное кольцо - это концепция гигантского искусственно построенного кольца, висящего на низкой околоземной орбите, которое могло бы вращаться со скоростью, немного превышающей орбитальную скорость, которая имела бы фиксированные тросы, свисающие с землей. [31]

В серии 1982 статей , опубликованной в журнале Британского межпланетного общества , [12] Пол Береза представил концепцию орбитальных кольцевых систем. Он предложил вращающийся кабель, размещенный на низкой околоземной орбите, вращающийся со скоростью чуть выше орбитальной. Не на орбите, а на этом кольце, поддерживаемые электромагнитно на сверхпроводящих магнитах, - это кольцевые станции, которые остаются в одном месте над определенной точкой на Земле. С этих кольцевых станций свисают короткие космические лифты, сделанные из кабелей с высоким отношением прочности на разрыв к массе. Берч утверждал, что кольцевые станции, помимо удерживания троса, могут ускорять орбитальное кольцо на восток, заставляя его прецессировать вокруг Земли.

В 1982 году белорусский изобретатель Анатолий Юницкий также предложил электромагнитную трассу, опоясывающую Землю, которую он назвал «Струнной транспортной системой». Когда скорость струны превышает 10 км / сек, центробежные силы отрывают струну от поверхности Земли и поднимают кольцо в космос. [32]

Цикл запуска [ править ]

Основная статья: Запуск цикла
Запустить цикл.

Цикл запуска или цикл Лефстрема является дизайном для ремня основанной Маглев орбитальный запуск системы , которая была бы около 2000 км в длине и поддерживаются на высоту до 80 км (50 миль). Транспортные средства весом 5 метрических тонн будут ускоряться с помощью электромагнитов поверх кабеля, который образует траекторию ускорения, с которой они будут выведены на околоземную орбиту или даже за ее пределы. Структуре постоянно потребуется около 200 МВт мощности, чтобы поддерживать ее на месте. [ необходима цитата ]

Система предназначена для запуска людей в космический туризм , исследование космоса и колонизацию космоса с максимальным ускорением 3 g. [33]

Пневматическая отдельно стоящая башня [ править ]

Одна из предлагаемых конструкций представляет собой отдельно стоящую башню, состоящую из трубчатых колонн из высокопрочного материала (например, кевлара ), наполненных газовой смесью низкой плотности, и с системами динамической стабилизации, включая гироскопы и «выравнивание давления». [34] Предлагаемые преимущества по сравнению с другими конструкциями космических лифтов включают отказ от работы с конструкциями большой длины, которые используются в некоторых других конструкциях, строительство с земли вместо орбиты и функциональный доступ ко всему диапазону высот в пределах практической досягаемости конструкции. Представленный проект выполнен «на высоте 5 км и простирается до 20 км над уровнем моря», и авторы предполагают, что «подход может быть дополнительно масштабирован для обеспечения прямого доступа к высотам более 200 км».

Основная трудность такой башни - коробление, поскольку она представляет собой длинную тонкую конструкцию.

Пусковые установки [ править ]

С любой из этих гранатометов пусковая установка развивает высокую скорость на уровне земли или вблизи нее. Чтобы достичь орбиты, снаряду необходимо придать дополнительную скорость, достаточную для пробивания атмосферы, если только он не включает в себя дополнительную двигательную установку (например, ракету). Кроме того, снаряду необходимы внутренние или внешние средства для орбитального выведения . Представленные ниже конструкции делятся на три категории: с электрическим приводом, с химическим приводом и с механическим приводом.

Электромагнитное ускорение [ править ]

Электрические пусковые системы включают массовые драйверы, рельсотроны и койлганы . Все эти системы используют концепцию стационарной стартовой линии, в которой используется линейный электродвигатель той или иной формы для ускорения снаряда.

Массовый драйвер [ править ]

Основная статья: Массовый драйвер
Массовый драйвер для запуска на Луну (концепция художника).
Электродинамические взаимодействия в рельсотроне.

Массовый драйвер - это, по сути, очень длинный и в основном горизонтально выровненный стартовый трек или туннель для запуска в космос, изогнутый вверх на конце. Эта концепция была предложена Артуром Кларком в 1950 году [35] и более детально разработана Джерардом К. О'Нилом , работающим с Институтом космических исследований , с упором на использование двигателя массы для запуска материала с Луны. .

Массовый водитель использует своего рода отталкивание, чтобы отделить полезную нагрузку от рельсов или стен. Затем он использует линейный двигатель (двигатель переменного тока, такой как в ружье, или униполярный двигатель, как в рельсотроне) для ускорения полезной нагрузки до высоких скоростей. После выхода с стартовой линии полезная нагрузка будет достигать стартовой скорости.

StarTram [ править ]

Основная статья: StarTram

StarTram - это предложение запускать аппараты прямо в космос, ускоряя их с помощью массового двигателя. Транспортные средства будут перемещаться за счет магнитного отталкивания между сверхпроводящими магнитами на транспортном средстве и алюминиевыми стенками туннеля, в то время как они будут ускоряться магнитным приводом переменного тока от алюминиевых катушек. Необходимая мощность, вероятно, будет обеспечиваться сверхпроводящими накопителями энергии, распределенными по туннелю. Транспортные средства могут двигаться накатом до низкой или даже геосинхронной орбитальной высоты; тогда потребовалось бы горение небольшого ракетного двигателя, чтобы сделать орбиту круговой.

Системы поколения 1, предназначенные только для грузовых перевозок, будут разгоняться до 10–20 G и выходить из горной вершины. Хотя они не подходят для пассажиров, они могут выводить груз на орбиту по цене 40 долларов за килограмм, что в 100 раз дешевле, чем ракеты.

Системы поколения 2, способные к пассажирам, будут ускоряться на гораздо большее расстояние со скоростью 2G. Транспортные средства войдут в атмосферу на высоте 20 км из эвакуированного туннеля, ограниченного кевларовыми тросами и поддерживаемого магнитным отталкиванием между сверхпроводящими кабелями в туннеле и на земле. Для обеих систем Gen 1–2 отверстие трубки будет открыто во время ускорения транспортного средства, и воздух будет удерживаться за счет магнитогидродинамической накачки. [14] [36] [37]

Химическая [ править ]

Космическая пушка [ править ]

Основная статья: Космическая пушка
Проект ХАРП , прототип космической пушки.

Космическая пушка - это предлагаемый метод запуска объекта в космическое пространство с помощью большой пушки или пушки . Писатель-фантаст Жюль Верн предложил такой способ запуска в « С Земли на Луну» , а в 1902 году был адаптирован фильм «Путешествие на Луну» .

Однако даже с « пушечным стволом », пронизывающим и земную кору, и тропосферу , перегрузки, необходимые для создания убегающей скорости, все равно будут больше, чем то, что терпит человек. Следовательно, космическая пушка будет ограничена грузовыми и прочными спутниками. Кроме того, снаряду необходимы внутренние или внешние средства для стабилизации на орбите.

Концепции запуска пушки не всегда используют горение. В пневматических пусковых системах снаряд ускоряется в длинной трубе за счет давления воздуха, создаваемого наземными турбинами или другими средствами. В легкогазовой пушке в качестве давящего агента используется газ с малой молекулярной массой, чтобы максимизировать скорость звука в газе.

Джон Хантер из Green Launch предлагает использовать «Водородную пушку» для запуска беспилотных грузов на орбиту по цене меньше, чем обычные затраты на запуск.

Ram ускоритель [ править ]

Основная статья: ускоритель Ram

Плунжерный ускоритель также использует химическую энергию, как космическая пушка, но он полностью отличается тем, что основан на двигательном цикле, подобном реактивному двигателю, с использованием процессов сгорания ПВРД и / или ГПРД для ускорения снаряда до чрезвычайно высоких скоростей.

Это длинная трубка, заполненная смесью горючих газов, с хрупкой диафрагмой на обоих концах для удержания газов. Снаряд, имеющий форму сердечника ударной струи, выстреливается с помощью другого средства (например, космической пушки, рассмотренной выше) сверхзвук через первую диафрагму в конец трубы. Затем он сжигает газы как топливо, ускоряясь вниз по трубе под действием реактивного движения. Другая физика вступает в игру с более высокими скоростями.

Ускоритель взрывной волны [ править ]

Ускоритель взрывной волны похож на космическое орудие, но отличается тем, что кольца взрывчатого вещества по длине ствола взрываются последовательно, чтобы поддерживать высокое ускорение. Кроме того, вместо того, чтобы просто полагаться на давление позади снаряда, ускоритель взрывных волн специально рассчитывает время взрыва, чтобы сжать хвостовой конус снаряда, как можно выстрелить тыквенным семечком, сжимая конический конец.

Механический [ править ]

Слингатрон [ править ]

В слингатроне [17] [38] снаряды ускоряются по жесткой трубе или дорожке, которая обычно имеет круговые или спиральные витки или комбинации этих геометрических форм в двух или трех измерениях. Снаряд ускоряется в изогнутой трубе за счет приведения всей трубы в движение круговым движением малой амплитуды с постоянной или увеличивающейся частотой без изменения ориентации трубы, то есть вся труба вращается, но не вращается. Обычным примером этого движения является перемешивание напитка, удерживая контейнер и перемещая его по небольшим горизонтальным кругам, заставляя содержимое вращаться, без вращения самого контейнера.

Это вращение непрерывно перемещает трубу с компонентом в направлении центростремительной силы, действующей на снаряд, так что работа с снарядом непрерывно выполняется по мере его продвижения через машину. Центростремительная сила, испытываемая снарядом, является ускоряющей силой и пропорциональна массе снаряда.

Воздушный запуск [ править ]

Основная статья: Воздушный запуск

При запуске с воздуха самолет-носитель поднимает космический аппарат на большую высоту и скорость перед запуском. Этот метод использовался на суборбитальных аппаратах X-15 и SpaceshipOne , а также на орбитальной ракете-носителе Pegasus .

Основные недостатки заключаются в том, что самолет-носитель имеет тенденцию быть довольно большим, а разделение в воздушном потоке на сверхзвуковых скоростях никогда не демонстрировалось, поэтому получаемое ускорение относительно невелико.

Космические самолеты [ править ]

Основная статья: Космический самолет
Х-43А с ГПВД на днище.

Космический самолет - это летательный аппарат, предназначенный для пересечения границы космоса . Он сочетает в себе некоторые черты самолета и некоторых космических кораблей . Как правило, это космический корабль, оснащенный аэродинамическими поверхностями , одним или несколькими ракетными двигателями, а иногда и дополнительным воздушным движителем .

Ранние космические самолеты использовались для исследования гиперзвуковых полетов (например, X-15 ). [39]

Некоторые конструкции на основе воздушно-реактивных двигателей (см. X-30 ), такие как самолеты на основе ГПВРД или импульсных детонационных двигателей, потенциально могут достичь орбитальной скорости или использовать какой-либо полезный способ для этого; тем не менее, эти конструкции все еще должны выполнить окончательное сгорание ракеты в апогее, чтобы сделать траекторию полета по кругу и избежать возвращения в атмосферу. Другие многоразовые турбореактивные двигатели, такие как Skylon, в которых используются реактивные двигатели с предварительным охлаждением до 5,5 Маха перед запуском ракет на орбиту, по-видимому, имеют бюджет массы, позволяющий получить большую полезную нагрузку, чем обычные ракеты, при достижении этого за одну ступень.

Воздушный шар [ править ]

Воздушные шары могут поднять начальную высоту ракет. Однако воздушные шары имеют относительно низкую полезную нагрузку (хотя см. Проект Sky Cat для примера аэростата с большой грузоподъемностью, предназначенного для использования в нижних слоях атмосферы), и она уменьшается еще больше с увеличением высоты.

Подъемным газом может быть гелий или водород . Гелий не только дорог в больших количествах, но и является невозобновляемым ресурсом . Это делает воздушные шары дорогостоящим средством помощи при запуске. Можно использовать водород, поскольку он дешевле и легче гелия, но его недостатком является легковоспламеняемость. Были продемонстрированы ракеты, запускаемые с воздушных шаров, известные как « роконы », но на сегодняшний день только для суборбитальных («зондирующих ракет») миссий. Размер аэростата, который потребуется для подъема орбитальной ракеты-носителя, будет чрезвычайно большим.

Один прототип платформы для запуска воздушного шара был сделан JP Aerospace как "Project Tandem" [40], хотя он не использовался в качестве ракеты-носителя. JP Aerospace также предлагает гиперзвуковой, более легкий, чем воздух, разгонный блок. Испанская компания zero2infinity официально разрабатывает систему запуска под названием bloostar на основе концепции Rockoon , которая, как ожидается, будет введена в эксплуатацию к 2018 году [41].

Джерард К. О'Нил предположил, что, используя очень большие воздушные шары, можно построить космический порт в стратосфере . С него могли запускаться ракеты или массовый водитель мог разгонять полезные нагрузки на орбиту. [42] Это имеет то преимущество, что большая часть (около 90%) атмосферы находится ниже космодрома. SpaceShaft является планируемой версией атмосферна плавучей структуры , которая будет служить в качестве системы для подъема груза в ближнем космических высоты , с платформами , распределенных на несколько высот , которые обеспечивали бы ЖИЛЬЕ средство для долгосрочных операций человека в течение середины атмосферы и кратко- космические высоты. [43] [44][45] Для запуска в космос он будет неракетной первой ступенью для ракет, запускаемых сверху. [44]

Гибридные системы запуска [ править ]

Искусство НАСА для концепции, сочетающей три технологии: электромагнитный пусковой механизм с гипотетической трассы длиной 2 мили (3,2 км) в Космическом центре Кеннеди , самолет с ГПВРД и переносимая ракета для использования после выхода на орбиту с воздуха .

Можно комбинировать отдельные технологии. В 2010 году НАСА предположило, что будущий ГПВРД может быть разогнан до 300 м / с (решение проблемы, когда ПВРД не запускается при нулевой скорости воздушного потока) с помощью электромагнитного или другого вспомогательного средства запуска салазок , в свою очередь, запускающего с воздуха второй -этапная ракета, доставляющая спутник на орбиту. [46]

Все формы пусковых установок для снарядов являются, по крайней мере, частично гибридными системами, если запускаются на низкую околоземную орбиту , из-за требования к циркуляризации орбиты , что как минимум влечет за собой примерно 1,5 процента общей дельта-v для поднятия перигея (например, горение крошечной ракеты). или в некоторых концепциях гораздо больше - от ракетного двигателя для облегчения разработки наземных ускорителей. [14]

Некоторые технологии могут иметь экспоненциальное масштабирование, если они используются изолированно, что делает эффект комбинаций нелогичным. Например, 270 м / с - это менее 4% скорости на низкой околоземной орбите , но исследование НАСА показало, что запуск салазок Maglifter с такой скоростью может увеличить полезную нагрузку обычной ракеты ELV на 80%, если также будет подниматься гусеница. гора 3000 м. [47]

Формы пуска с земли, ограниченные заданным максимальным ускорением (например, из -за допусков перегрузки человека, если они предназначены для перевозки пассажиров), имеют соответствующую шкалу минимальной длины пусковой установки не линейно, а с квадратом скорости. [48] Тетеры могут иметь еще более нелинейное экспоненциальное масштабирование. Троса к полезной нагрузке отношение массы из пространства троса будет около 1: 1 при скорости наконечник 60% от его характеристической скорости , но становится более 1000: 1 при скорости наконечника 240% от его характеристической скорости. Например, для ожидаемой практичности и умеренного соотношения масс с современными материалами концепция HASTOL должна обеспечивать первую половину (4 км / с) скорости выхода на орбиту другими средствами, кроме самого троса. [10]

Предложение использовать гибридную систему, объединяющую массовый драйвер для начального подъема с последующей аддитивной тягой с помощью серии наземных лазеров, упорядоченных в соответствии с длиной волны, было предложено Машаллом Сэвиджем в книге «Проект тысячелетия» в качестве одного из основных тезисов книги. , но идея не получила сколько-нибудь заметного развития. Конкретные предложения Сэвиджа оказались невыполнимыми как по техническим, так и по политическим причинам, и, хотя трудности можно было преодолеть, группа, основанная Сэвиджем, теперь называемая Фондом Живая Вселенная , не смогла собрать значительные средства на исследования.

Комбинирование нескольких технологий само по себе привело бы к усложнению и проблемам разработки, но снижение требований к производительности данной подсистемы может позволить снизить ее индивидуальную сложность или стоимость. Например, количество деталей в ракетном двигателе, работающем на жидком топливе, может быть на два порядка меньше, если с питанием от давления, а не с насосом, если его требования к дельте-v достаточно ограничены, чтобы снижение веса было практически целесообразным. , или высокоскоростная наземная пусковая установка может использовать относительно умеренные характеристики и недорогой твердотопливный или гибридный небольшой двигатель на своем снаряде. [49] Помощь неракетными методами может компенсироватьпотеря веса при создании многоразовой орбитальной ракеты . Несмотря на то , что SpaceShipOne был суборбитальным , первым частным космическим кораблем с экипажем, требования к характеристикам ракеты были снижены из-за того, что он был комбинированной системой с воздушным запуском . [50]

См. Также [ править ]

  • Воздушный запуск на орбиту
  • Сравнение орбитальных систем запуска
  • Хоппер (космический корабль)
  • Движение космического корабля

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Нет ракет? Нет проблем!" . Популярная механика . 2010-10-05 . Проверено 23 января 2017 .
  2. ↑ Георгий Дворский (30 декабря 2014 г.). «Как человечество покорит космос без ракет» . io9 .
  3. ^ «Свежий взгляд на космическую солнечную энергию: новые архитектуры, концепции и технологии. Джон К. Мэнкинс. Международная астронавтическая федерация IAF-97-R.2.03. 12 страниц» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 26.10.2017 . Проверено 28 апреля 2012 .
  4. ↑ Роберт М. Зубрин («Пионер космонавтики»); Кристофер П. Маккей. Исследовательский центр НАСА Эймса (ок. 1993 г.). «Технологические требования для терраформирования Марса» .
  5. ^ SpaceCast 2020 - Доклад начальника штаба ВВС (PDF) , 22 июня 1994 года
  6. ↑ Циолковский. "Исследование мировых пространств реактивными приборами" .
  7. Перейти ↑ Hirschfeld, Bob (2002-01-31). "Космический лифт получает подъемник" . TechTV . G4 Media, Inc. архивации от оригинала на 2005-06-08 . Проверено 13 сентября 2007 . Впервые концепция была описана в 1895 году русским писателем К.Э. Циолковским в его «Размышлениях о Земле и Небе и о Весте».
  8. ^ "Гиперзвуковой Skyhook". Аналоговая научная фантастика / научный факт . 113 (11): 60–70. Сентябрь 1993 г.
  9. ↑ Ханс П. Моравец (октябрь – декабрь 1977 г.). "Несинхронный орбитальный Skyhook". Журнал астронавтических наук . 25 : 307. Bibcode : 1977JAnSc..25..307M .
  10. ^ a b Хойт, Роберт (2000-07-24). Проектирование и моделирование тросовых устройств для архитектуры орбитального запуска космического троса гиперзвукового самолета (HASTOL) . Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. DOI : 10.2514 / 6.2000-3615 .
  11. ^ Грант, Джон; Вилленберг, Харви; Тиллотсон, Брайан; Стемлер, Джозеф; Бангхэм, Михал; Нападающий, Роберт (2000-09-19). Гиперзвуковой самолет космического троса орбитального запуска - HASTOL - двухступенчатая коммерческая система запуска . Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. DOI : 10.2514 / 6.2000-5353 .
  12. ^ a b "Орбитальные кольцевые системы и лестницы Иакова - I-III" , J. Brit. Интерплан. Soc. , 1982, архивировано с оригинала 05.04.2003CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  13. ^ a b US 6913224 , Дана Р. Йохансен, «Метод и система ускорения объекта», опубликовано 5 июля 2005 г. 
  14. ^ a b c «Проект Startram». Архивировано 27 июля 2017 г. на Wayback Machine : Запуск Maglev: сверхнизкий доступ к космосу для грузов и людей с высокой / высокой стоимостью , Джеймсом Пауэллом, Джорджем Мэйзом и Джоном Рэзером. Представлено для презентации на международном форуме SPESIF-2010 - Space, Propulsion and Energy Sciences. 23, 26 февраля 2010 г.
  15. ^ "Quicklaunch Inc." Архивировано 12 февраля 2010 года в Wayback Machine.
  16. ^ Грег Гебель (01.11.2019). «[4.0] Космические пушки» . Векторы .
  17. ^ a b "Слингатрон, механический сверхскоростной ускоритель массы"
  18. ^ Slingatron: Строительство железной дороги в пространстве
  19. ^ Иезекииль Нигрен (2015). Гипотетический космический корабль и межзвездные путешествия . Lulu.com. п. 187. ISBN. 978-1-312-95592-9.[ самостоятельно опубликованный источник ]
  20. ^ Кеннет Гатланд. Иллюстрированная энциклопедия космической техники .
  21. Перейти ↑ Hirschfeld, Bob (2002-01-31). "Космический лифт получает подъемник" . TechTV . G4 Media, Inc. архивации от оригинала на 2005-06-08 . Проверено 13 сентября 2007 . Впервые концепция была описана в 1895 году русским писателем К. Э. Циолковским в его «Размышлениях о Земле и Небе и о Весте».
  22. ^ а б Лэндис, Джеффри А. и Кафарелли, Крейг (1999). Представлено в виде доклада IAF-95-V.4.07, 46-й Конгресс Международной федерации астронавтики, Осло, Норвегия, 2–6 октября 1995 г. «Повторное обследование башни Циолковского». Журнал Британского межпланетного общества . 52 : 175–180. Bibcode : 1999JBIS ... 52..175L .
  23. ^ Лэндис, Джеффри (1998). «Компрессионные конструкции для запуска на Землю». 34-я совместная конференция и выставка AIAA / ASME / SAE / ASEE по двигательным установкам . DOI : 10.2514 / 6.1998-3737 .
  24. ^ Хьельмстад, Кейт, «Структурный дизайн высокой башни» , Иероглиф , 30.11.2013. (получено 1 сентября 2015 г.)
  25. ^ Smitherman, DV (август 2000). Космические лифты, Передовая инфраструктура Земля-космос для нового тысячелетия (PDF) (Отчет). НАСА. CP-2000-210429.
  26. ^ Сармонт, E, «Доступное для индивидуального космических полетов» , affordablespaceflight.com , Архивировано из первоисточника на 2007-02-13CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  27. ^ Богар, Томас; Бангхэм, Михал; Нападающий Роберт; Льюис, Марк (1999). Система орбитального запуска космического троса гиперзвукового самолета (HASTOL) - промежуточные результаты исследования . Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. DOI : 10.2514 / 6.1999-4802 .
  28. ^ "Что такое космический лифт?" . Архивировано из оригинала на 2017-03-26 . Проверено 29 июня 2012 .
  29. ^ Эдвардс, Брэдли Карл. Программа космических лифтов NIAC . Институт перспективных концепций НАСА
  30. ^ Нападающий, Роберт Л. (1995). «Бобовые стебли». Неотличимо от магии . п. 79. ISBN 0-671-87686-4.
  31. ↑ Leal, Грегори (1 сентября 2018 г.), «Орбитальные кольца: весь Грааль мегаструктур» , Орбитальные кольца и строительство планет: прелюдия к колонизации Солнечной системы
  32. ^ Юницкий, Анатолий, запись в космос: SPACEWAY общепланетарного автомобиль , Юницкие Струнных технологии
  33. ^ Кит Лофстр (2002-05-25). Энергия, экономика и космический транспорт - Как оценить систему космического запуска (PDF) . Международная конференция по освоению космоса. Архивировано из оригинального (PDF) 26 февраля 2009 года.
  34. ^ Куайн, BM; Сет, РК; Чжу, Чж (19 апреля 2009 г.). «Отдельно стоящая конструкция космического лифта: практичная альтернатива космическому тросу». Acta Astronautica . 65 (3–4): 365–375. Bibcode : 2009AcAau..65..365Q . CiteSeerX 10.1.1.550.4359 . DOI : 10.1016 / j.actaastro.2009.02.018 . ЛВП : 10315/2587 .   (Стр.7.)
  35. ↑ Кларк, Артур С., «Электромагнитный запуск как основной вклад в космический полет», J. British Interplanetary Soc., 9 , № 6 (1950), стр. 261–267. Перепечатано в книге Артура Кларка, Ascent to Orbit: A Scientific Autobiography , John Wiley & Sons, New York, 1984.
  36. ^ Пауэлл, Джеймс; Maise, Джордж; Пеллегрино, Чарльз (23 октября 2013 г.). StarTram: новая гонка в космос . Издательство Shoebox. ISBN 978-1493577576.
  37. ^ "Startram" .
  38. ^ Тидман, Дерек (2007). Слингатрон: механический сверхскоростной ускоритель массы . Aardvark Global. ISBN 978-1-4276-2658-5. OCLC  247544118 .
  39. ^ Käsmann, Фердинанд С. В. (1999). Weltrekord-Flugzeuge [Самолет с мировым рекордом скорости] - Die schnellsten Jets der Welt (на немецком языке). Кольпингринг, Германия: Aviatic Verlag. п. 105. ISBN 978-3-925505-26-3.
  40. ^ "Тандем летит на высоту 95 085 футов!" . (по состоянию на 4 января 2015 г.)
  41. Рианна Рейес, Тим (17 октября 2014 г.). «Пусковая установка для воздушных шаров Zero2Infinity устремлена к звездам» . Вселенная сегодня . Дата обращения 9 июля 2015 .
  42. ^ Джерард К. О'Нил (1981). 2081 год: обнадеживающий взгляд на будущее человечества .
  43. ^ "Космический вал: Или история, которая была бы немного лучше, если бы только один знал ..." Knight Science Journalism, Массачусетский технологический институт . Архивировано из оригинального 13 августа 2011 года . Проверено 21 апреля 2011 года .
  44. ^ а б "Космический вал" . www.spaceshaft.org. Архивировано из оригинального 27 августа 2011 года . Проверено 21 апреля 2011 года .
  45. ^ «3-я Международная конференция по космическому лифту, дизайну CNT Tether и проблемам лунной индустриализации» (PDF) . Люксембург: EuroSpaceWard. 5-6 декабря 2009 . Проверено 21 апреля 2011 года .
  46. ^ НАСА . «Новые технологии могут стать топливом для революционной пусковой установки» . Проверено 24 мая 2011 .
  47. ^ "Маглифтер: передовая концепция использования электромагнитной тяги для снижения стоимости космического запуска" . НАСА . Проверено 24 мая 2011 года .
  48. ^ «Постоянное ускорение» . Проверено 24 мая 2011 года .
  49. ^ Отчет об исследованиях ВВС США № AU ARI 93-8: LEO по дешевке . Проверено 29 апреля 2011 года.
  50. ^ "SpaceShipOne" . Энциклопедия Astronautix. Архивировано из оригинального 23 января 2013 года . Проверено 25 мая 2011 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Канонический список методов космического транспорта и инженерии
  • Библиография по транспортировке с Земли на орбиту , обширная публикация о новых методах транспортировки с Земли на орбиту.
  • Документ по орбитальной суборбитальной программе по космическому аппарату
  • Google Lunar X PRIZE , некоторые коммерческие инициативы