bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Category:

Немного о многоразовой космонавтике - 9

Предыдущие части: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.



Ну, продолжим... В принципе, из двух реально существовавших и существующих способов выведения - ракетного и самолетного (Пегас) один мы рассмотрели. Второй рассмотрим дальше. А сегодня, в плане небольшого расслабона, мы с вами поговорим об альтернативщине. Махровой, заскорузлой, неубиваемой. Ну вот есть у людей такой способ мышления - "а если нельзя, но очень хочется, то может быть, как-то так, как-то так?"...

Ну, давайте разбираться, как-то оно так...

Первые литературные истории о путешествиях на другое космическое тело - Луну - включали в себя полеты на птицах и на воздушном шаре. Еще был вроде Санта на оленях, но олени - это нужно слишком много сфагнума сожрать, или выжимки из мухоморов выпить, чтобы такое в голову пришло. В конце концов - утюг тоже летает, если хорошо размахнуться, но не на утюгах же на Луну лететь, в самом деле...

Птиц отбрасываем по причине общества защитников животных, остаются аэростаты. Теоретически, приподнять ракету над землей (а можно только так помочь аэростатом космическому аппарату) вроде бы и можно, но вот с точки зрения массы... Самолеты по полезной нагрузке давно и окончательно обогнали аэростаты - так что тут без вариантов - в топку. Даже не так. Фтопку.

Следующий вариант предложил Жюль Верн в книге "Первые люди на Луне". Антигравитационный сплав. Мы с вами уже знаем, что настоящий космос начинается с материаловедения, и вот если материаловеды порадуют - пуркуа бы и не почему, как говорится... А пока что - говорить не о чем.

О да, о да... Конечно. "Из пушки на Луну". АКАКЖЕ! Если вы не поняли, когда я пишу фразу "а как же" таким образом - я цитирую медицинский анекдот. "Доктор, я умру? - АКАКЖЕ!". Мдям.

Да, так вот - пушка...



Еще не так давно в США проводились работы в этом направлении, и до сих пор есть энтузиасты этого дела. Загуглив "космическая пучшка", вы можете найти массу великолепных лулзов. Скучно можно посмотреть тут... Разновидностью космической пушки является космический рельсотрон (электромагнитная пушка), космическая катапульта и т.д.

На самом деле, если перестать смеяться, то не настолько эта идея идиотская. Как минимум многокаморное орудие типа пушки Перро теоретически способно разогнать снаряд до скоростей, достаточных для выхода на суборбитальную траекторию. Естественные ограничения - нагрев от пороховых газов, трения о стенки ствола и о воздух, сопротивление воздуха в стволе - также можно преодолеть, было бы желание, как говорится. Но допустим, мы построили такую пушку, да? Вопрос - каким образом мы можем отправлять спутники на нужную орбиту? Правильный ответ - никаким. Потому что пушка у нас настолько огромная, что повернуть ее на нужный азимут невозможно.

То же касается рельсотрона, электромагнитной катапульты, эстакадного запуска.

С эстакадным запуском у нас есть один маленький хинт. Дело в том, что в определенных условиях он вполне имеет смысл, и даже в виде электромагнитной катапульты. Представим себе Луну. И на Луне производство. Например, добычу металла (ну вот не хочу я включать фантазию, что еще на Луне добывать можно). Сила притяжения на Луне низкая, скорость убегания маленькая, Земля все время в одной и той же точке небосвода, то есть - можно один раз сделать эстакаду и с ее помощью стрелять в Землю грузами, благо солнечной энергии для работы электромагнитного разгона много. Так что не настолько это идиотская идея - из пушки, только вот не на Луну, а с Луны.

На Землю.

Среди великолепных проектов последнего времени стоит упомянуть Спинланч. Идея заключается в принципе пращи. Мы берем вращающийся на веревочке грузик, раскручиваем над головой, отпускаем - и он летит далеко и быстро. Принцип тем более интересный, что в современной физике используют циклотроны, синхротроны, и разгоняют в них частицы до околосветовых скоростей. Успешно. Казалось бы - вот оно. Ну просто вместо частицы - космический аппарат.

Ребята, а физику учили? Есть такое понятие - центробежная сила. Которая обратно пропорциональна радиусу вращения. Вот у нас спутник на орбите, его радиус вращения порядка семи тысяч километров. И при этом ему нужно иметь скорость около восьми километров в секунду, иначе упадет. Какая у него центробежная сила? Ускорение свободного падения на высоте в 400 км, как ни странно, не очень отличается от ускорения свободного падения на поверхности Земли, то есть на наш спутник в силу вращения действует центробежная сила, сообщающая ему ускорение около одного Же. Ну, минус одного, в полярной системе координат.

Вопрос в лоб - какого размера космическую пращу мы можем построить? Диаметр Земли порядка триннадцати тысяч километров. Длина экватора - порядка 40000. Расположив спинланч по экватору (пересекая океаны!), мы получим "космическую пращу", по которой будут разгоняться до скоростей более 8 км/сек (потери в атмосфере, затраты энергии на набор высоты) капсулы. И при таких условиях нагрузка будет испытывать центробежное ускорение, несколько превышающее минус один Же, а с учетом гравитации Земли - отрицательное ускорение менее одного Же.

Ребята, нам нужна хуйбайда длиной в сорок тысяч километров длиной, геометрически безупречная, вакуумированная (потому что 8 км/сек - это чудовищное атмосферное торможение и нагрев),  на каждом метре которой капсула будет удерживаться и разгоняться, то есть у нас будет там оборудование на каждом метре, и оборудование недешевое... Вы себе стоимость представляете?

Допустим, мы не такие богатые, и хотим сделать систему континентального масштаба, то есть - поменьше. Тогда у нас радиус окружности будет в разы меньше, и в разы больше испытываемое нагрузкой ускорение еще на этапе разгона. Создав кольцо космической катапульты размером с Евразию, мы получим систему, в которой у нас нагрузка будет испытывать ускорение уже в несколько Же - и все это на уровне Земли, в атмосфере, на скорости 8 км/сек. Попытавшись вписать Спинланч в пределы России, мы получим уже систему, в которой спутники будут испытывать нагрузки, превышающие таковые в самом жестком ракетном запуске, а сделав что-то размером с Алабаму - сможем швырять в космос только металлические болванки. И ничего больше.

Теперь мы с вами представляем себе энергозатраты на вакуумирование разгонного канала (либо энергопотери от трения нагрузки о воздух) и понимаем, что лучше поклоняться Маску, чем мечтать о таком космосе...

Даже в том случае, если наша космическая праща (которую журналисты по недоразумению называют "катапультой") будет сообщать нагрузке только часть скорости - все равно как по стоимости НИОКР, так и по стоимости инфраструктуры, а также, учитывая износ, по стоимости эксплуатации - ракетный старт будет дешевле. Проще. Реализуемей. Рациональнее.

Самое любопытное, что вот эта вот элементарная физика, доступная всем - она как бы в массе непопулярна. Потому стартап Спинланч собрал более 10 млн. долларов инвестиций (а по некоторым данным, и все требуемые 30). Ну что же, люди строили циклотроны, строили синхротроны, теперь вот появился настоящий космический лохотрон.

Принцип центробежного уравновешивания гравитации также применяется в различных реализациях проекта "космического моста". В общем и целом у нас все равно есть всепланетная такая конструкция, массой во мноние миллионы тонн высокотехнологического железа, внутри которой несутся в огромной скорости по кривой грузы, за счет центробежной силы поднимающие всю конструкцию либо ее часть в космос.

Я думаю, что при таком состоянии промышленности, энерговооруженности и технологиях, которые необходимы для создания таких сооружений, персональные космические ракеты будут продаваться в супермаркетах в отделах одноразовой посуды...

Нам осталось рассмотреть еще пару проектов.



Здесь приведена иллюстрация к роману Артура Кларка "Фонтаны рая". Роман настоятельно рекомендую, он великолепен. Посвящен роман строительству космического лифта. Космический лифт - это такое сооружение, верхняя часть которого находится за пределами суточной орбиты, и находящийся там противовес уравновешивает массу сооружения и поднимаемых грузов. И по этому сооружению с Замли в космос и обратно путешествуют кабинки лифтовые, развозя зевак к площадкам, с которых стартуют космические аппараты в разные космические злачные места...

На сегодняшний момент считается, что главное препятствие к строительству лифта - отсутствие материалов с необходимой механической прочностью. Но допустим, что такие материалы у нас есть. С чем мы столкнемся?

Первое - ветровые нагрузки. Уже сейчас аэродинамика при строительстве небоскребов - это такой маленький тихий ужас для проектировщиков. Лифт соберет на себя все, то есть вообще все, что может предоставить любителям острых ощущений атмосфера Земли. Со всеми вытекающими. Второе - космос от поверхности и до суточной орбиты должен быть абсолютно чист. То есть - до высоты в 36000 км. Ни одного объекта, понимаете?

Забытый болтик, летящий по низкой орбите, рано или поздно влупится в конструкцию со скоростью, которой рейлган позавидует...

Третье - атмосферное электричество. На разных высотах атмосфера накапливает разный электрический заряд, во время грозы приводящий к появлению молний. Вдоль лифта будет непрерывно, простите, херачить. Более того, на поверхности планеты этот заряд еще нужно будет куда-то отводить... Четвертое - радиационные пояса. Лифт по определению выйдет за пределы не только первого, но и второго радиационного пояса. В результате разделенные магнитным полем Земли заряженные частицы (рекомбинирующие на полюсах в виде полярных сияний) будут непрерывно заряжать его, короче - лифт будет как ложка в микроволновке, светиться непрерывно и ярко. Пятое - поскольку лифт будет естественным образом производить разряд атмосферных потенциалов и радиационных поясов, это скажется на структуре и состоянии магнитосферы Земли. Вполне возможно, что даже приведет к появлению дырки в магнитосфере, нарушению радиационных поясов и тем самым откроет окно для облучения поверхности плнеты жестким космическим излучением. Ребят, а не дохрена ли трудностей надо преодолеть, и не дохрена ли неприятностей надо поиметь, только чтобы лентяи ракеты перестали проектировать?

В связи с циклопическими размерами сооружения, высокими требованиями и критичностью конструкционной прочности, а также в связи с массой действующих факторов - к моменту, когда реальная постройка такого лифта станет возможной (а мы помним, что все низкие орбиты должны быть вычищены до идеального блеска) космические технологии достигнут такого уровня, что вопрос выведения в космос нагрузки не будет представлять проблемы от слова вообще, и низкие эксплуатационные расходы лифтового подъема на орбиту не будут окупаться причиняемыми неудобствами от поддержания условий для его эксплуатации...

Сказки потому и сказки, что они сказки. Даже если эти сказки - космические. И даже тем более, если они - космические. Суровая практика жизни говорит нам, что космос - это чудовищно дорого, это чудовищно требовательно и космос не прощает ошибок. В космосе никто не услышит твой крик - и это святая правда.

Существует определенная золотая середина, без соблюдения которой космос из достижения превращается в неудачу и катастрофу. Золотая середина эта проходит по развитию материаловедения, по уровню технологии, по качеству экономики и среднему уровню производства, по образованию и профессионнальной подготовке огромного числа людей, по их ответственности, добросовестности, по рациональной организации работ, по оправданности в постановке задач, по уровню заложенных идей и уровню их воплощения. Без всего этого космос невозможен в принципе, любой перекос в одну из сторон, попытка скомпенсировать недостаток одного избытком другого - всегда приводит к неудаче. Можно построить самую совершенную космическую систему и похоронить пилотируемую космонавтику, как произошло в США с программой Спейс Шаттл, можно построить еще более совершенную систему и похоронить ее, потому что экономика не в состоянии (система Буран), можно вбухать миллионы и миллиарды и оказаться в ситуации, когда они потрачены зря, результат не дает искомых преимуществ, не может масштабироваться либо развиваться со временем, имеет естественные ограничения. Мысль о том, что космические разработки способны породить технологический прорыв, как произошло в СССР и США - она глубоко верная, но нужно еще, чтобы этот прорыв оказался востребованным в данных условиях в данный период времени. Космонавтика состоит не из красивых проектов. Красивые проекты - это только самая-самая верхушечка. Настоящая космонавтика - это рабочий, который вытачивает на станке деталь. Каждый день. И без этой детали ракета не полетит. Вот этот вот человек - он стоит во главе угла фундамента космонавтики. Он должен быть обучен, ему должно быть интересно, он должен понимать важность и нужность своего дела, он должен быть готов преодолевать однообразие, скуку, усталость - но добиться полного соответствия результата своего труда спецификации конструкторской документации. Космонавтика начинается с инженера, который не тупо "как учили", а творчески, исходя из общей задачи может решить узел, думая не только о "побыстрее домой", но и о масштабируемости, универсальности, технологичности применяемых решений.

Посмотрите на королёвскую "семерку". Изначально она создавалась как баллистическая стратегическая ракета. Техзадание было за пределами возможностей ракетной техники того времени. Потому пакетная схема, потому такая громоздкая конструкция. "Семерка" состоит из натяжек и компромиссов. Не самые лучшие двигатели, не самая оптимальная компоновка, не самая совершенная в весовом плане конструкция. Сложный старт. Однако именно вот такая вот незавершенность - она превращает ее в конструктор, легко адаптируемый к различным задачам. Версий этой ракеты уже масса, и все летают. Когда Гагарина спросили, "кто работал на ваш полет", он сказал - "вся страна". И это действительно так. Успех Гагарина стал возможен потому, что в его время каждый школьник в СССР знал, кто такой Циолковский, что такое первая космическая скорость, и умел работать инструментом. Сочетание идеологи, ориентированной на труд, высокой культуры образования, интереса к ракетной и космической технике у широких масс, позволили в не самой экономически и технологически выдающейся стране построить чудо - РН "Восток". В те времена золотая середина выглядела именно так.

Сегодня ситуация несколько иная, и судя по обилию стартапов космической направленности, вот эта вот золотая середина - она потеряна. Ну то есть существуют определенные представления о том, что нужно снижать стоимость запуска и повышать параметры выводимой нагрузки, есть определенные области бизнеса и науки, которые испытывают необходимость в таких запусках, но целостное восприятие - оно отсутствует. Потому что когда есть целостная, всеобъемлющая концепция - она приводит к сфокусированности, к целеустремленности. Наличие многих стартапов, в том числе альтернативного плана, поиски в разных направлениях - они говорят о потере общей цели, о попытках нащупать новую "красную нить". И в зависимости от того, как будут развиваться события дальше, это может быть очень разная "красная нить", понимаете?

Когда-то, во времена Холодной войны, все летающие в космос люди были военными. И даже тогда, когда их коллеги внизу готовились стрелять друг в друга, космонавты и астронавты понимали, что освоить космос по одиночке не получится, космос может быть освоен только совместным трудом. Не конкуренцией, но кооперацией.

И вот эта вот мысль - она тоже должна пристуствовать в концепции "золотой середины", и возможно - она главная...



А иначе мы будем пользоваться тем способом выведения в космос, который указан на заглавной картинке данной статьи.
Tags: Автостоп и дальнобой в космосе
Subscribe

  • Дорогие женщины!

    Стремясь успеть вовремя, рискую навлечь ваш гнев преждевременным поздравлением, но все же. Поздравляю вас с праздником, желаю вам больше мудрости и…

  • Прав и неправ

    С одной стороны, Яша, безусловно прав. (В этом месте часть моих читателей зааплодировала, а вторая часть возмущенно начала метать в меня гнилые…

  • Опять космонавтика и маленькое замечание

    Касательно вот этого вот и моего комментария. Усталостные трещины в металле, которые подвергаются коррозионному воздействию - это вава. Идея с…

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 5 comments