Hi-Tech

Можно ли добраться до космоса без большой ракеты?

Но у больших ракет есть большой недостаток: из-за них космические пуски обходятся дороговато. С тех пор, как люди начали выводить спутники на орбиту в 1950-х годах, мы полагаемся на большие, мощные ракеты, способные вырваться из цепких лап гравитации Земли и попасть в космос. Куда более демократичный запуск Falcon Heavy все равно обойдется в 100-150 миллионов долларов. Запуск ракеты-тяжеловеса Space Launch System будет обходиться NASA в 1 миллиард долларов за каждый запуск.

Однако на протяжении десятилетий визионеры искали способ попасть в космос, не полагаясь — по крайней мере, не полностью — на ракетную мощь.

С воздуха на орбиту

Stratolaunch, частная космическая компания, основанная соучредителем Microsoft Полом Алленом в 2011 году, имела амбициозный план по развертыванию крупнейшего в мире самолета с размахом крыльев 117 метров. Один из альтернативных подходов, запуск с воздуха на орбиту, возможно, придет на смену ракету. Самолет вроде даже был готов, однако компании пришлось отказаться от большинства своих проектов.

После высвобождения им не пришлось бы преодолевать сопротивление толстых нижних слоев атмосферы, как это делают наземные ракеты, и они попадали бы на орбиту, не сжигая слишком много топлива. По плану, самолет должен был выходить на высоту 10 668 метров и там выступать в роли высотной пусковой платформы для небольших ракетных устройств. В августе 2018 года компания показала четыре разных типа аппаратов, включая многоразовый космоплан, способный перевозить грузы или людей.

В ноябре 2018 года состоялся первый тестовый полет ракеты. Virgin Orbit планировала использовать модифицированный Boeing 747-400 в качестве платформы для ракеты LauncherOne, которая выводила бы спутники на орбиту.

Приподнятая пусковая труба

Джеймс Р. Несколько других, еще более экзотических концепций, пока находятся на чертежной доске. Пауэлл, один из авторов концепции сверхпроводящих двигателей-маглевов для поездов середины 60-х, и его коллега по инженерным разработкам Джордж Мейз в течение многих лет выступали за применение этой технологии для запуска космических аппаратов.

«Представьте себе маглев в вакуумном туннеле», объясняет Пауэлл. Вместо стартовой площадки проект Startram полагался бы на массивную приподнятую пусковую трубу. Когда устройство выходит из туннеля на большой высоте (например, на площадке большой горы), оно будет двигаться так быстро, что фактически вылетит на орбиту, и небольшая ракета поможет скруглить ее траекторию. «Поскольку нет никакого воздушного сопротивления, замедляющего аппарат, и нет необходимости перевозить огромные объемы топлива на борту (как в случае с ракетами), будет относительно легко достичь орбитальной скорости в 30 000 километров в час или даже больше. Все важные компоненты системы Startram уже существуют и хорошо изучены». Мы также разработали несколько механизмов, которые будут сохранять вакуум в туннеле после запуска, поэтому его можно будет быстро использовать для следующего пуска.

Сперва он и Мейз разработали концепцию системы на 100 миллиардов долларов, подходящей для пилотируемых космических запусков, в которой труба будет подниматься при помощи массивных сверхпроводящих кабелей. Пауэлл впервые начал обдумывать использование сверхпроводящих маглевов для запуска космических аппаратов после предложения коллеги из NASA в 1992 году. Одна только эта система обошлась бы в 20 миллиардов долларов — однако это меньше стоимости разработки новой тяжелой ракеты NASA. Они также разработали уменьшенную систему грузовых труб протяженностью 100 километров, поднимающихся на высоту 4000 метров на склон высокой горы.

Это в разы дешевле, чем обходится доставка грузов в космос сейчас. После постройки Startram смог бы перевозить 100 000 тонн грузов в космос каждый год, во много раз больше, чем сейчас несут ракеты, и выводить оборудование на низкую околоземную орбиту по цене порядка 100 долларов за килограмм.

«Труба должна оставаться в вакууме, поэтому, когда транспортное средство выходит из пусковой трубы во время запуска, мы должны предотвратить засасывание воздуха из атмосферы». «Самая большая техническая проблема — это выходное окно пусковой трубы», говорит Пауэлл. Startram должен удерживать воздух снаружи, используя паровые форсунки для понижения давления воздуха за пределами выхода и задействуя магнитогидродинамическое окно, которое будет использовать сильное магнитное поле для непрерывного устранения воздуха.

Космический лифт

Еще в 2000 году на сайте NASA появилась статья, описывающая высокую башню вблизи экватора Земли, которая будет связана кабелем со спутником на геостационарной орбите в 35 786 километрах над уровнем моря и который будет выступать в качестве противовеса. Еще одна идея, которой уже много лет, это строительство космического лифта. Выход в космос можно было бы осуществить за пять часов — любуясь прекрасным видом. От четырех до шести лифтовых устройств на электромагнитах могли бы перемещаться вдоль башни и попадать на платформы на разных уровнях.

С тех пор поклонники идеи продолжают пропагандировать эту концепцию и даже создали организацию «Международный консорциум космического лифта», которая регулярно публикует различные технические исследования. Эта концепция восходит к 1895 году, когда русский ученый Константин Циолковский предложил построить «небесный замок», который будет крепиться к сооружению, напоминающему Эйфелеву башню в Париже. Однако реализуемость космического лифта попала под сомнение в 2016 году, когда китайские ученые опубликовали работу, в которой сообщили, что углеродные нанотрубки — материал, на который возлагали большие надежды и который мог бы лечь в основу кабеля для космического лифта — уязвимы к дефекту, который может значительно уменьшить их прочность.

Давайте обсудим в нашем чате в Телеграме. Как думаете, удастся ли нам однажды отказаться от ракет насовсем?

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть