bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Category:

Немного о многоразовой космонавтике - 16

Предыдущие части: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15.



Ну что, давайте посмотрим поближе на наше мрачное космическое будущее, да? А то тут уже про циклеры Олдрина речь зашла... Я же говорю - сплошные автостопщики, и ни одного дальнобойщика... Конечно, это не значит, что циклеры - это плохо. В качестве крупных логистических узлов нескоропортящихся продуктов, например - это может быть прекрасной идеей, во всяком случае, пока у нас нет сверхсветовых двигателей и антигравов...

Итак, вот у нас система Земля-Луна, от которой надо плясать, и есть некая концепция, некая парадигма, предусматривающая определенное использование этой системы в контексте дальнейшего освоения космоса.



И шо мы со всем этим будем делать?

Прежде всего, у нас есть некоторое количество особых точек. Это точки Лагранжа, например, это геосинхронные орбиты, это радиационные пояса. Особость этих точек подразумевает, что в контексте хозяйственной деятельности они могут представлять специальный интерес. Сегодня, к примеру, геостационарная и геосинхронные орбиты забиты разного рода спутниками связи, наблюдения, созерцания и медитации... Шутка.

Короче - интересные в хозяйственном плане орбиты должны быть ухожены и сверкать, прадон мое советское армейское прошлое, как у кота яйца. Все вот это вот безобразие надо убирать:



Еще раз объясняю разницу. Наука - это когда запустили спутник и зырят через него в дали космические. А хозяйственная деятельность - это когда приходит угрюмая пуц-фрау и веником гонит горе-астрономов спать по кроваткам. Короче, научная деятельность - это так:



А хозяйственная - так:



Нам нужен космический буксир, который будет собирать мусор и тащить его к мусорному ведру, то есть - космическая Фрекен Бок.

Теоретически возможны два варианта буксира - буксир малой тяги и буксир большой. Буксир малой тяги - система с высоким удельным импульсом, то есть малым расходом рабочего тела, что теоретически позволяет сильно менять параметры орбитального движения массивных объектов либо много раз и очень сильно - параметры менее массивных. Недостатком такого буксира является то, что на малой тяге нельзя производить резкие изменения параметров движения за одну коррекцию. То есть - этот буксир хорош для того, чтобы перетаскивать нагрузку от одной стабильной орбиты до другой стабильной орбиты. Если целевая орбита будет короткоживущей - буксир просто может не успеть с нее уйти вовремя, но ведь не для того мы его создавать и выводить думаем, чтобы он вместе с мусором в атмосфере сгорел? То есть собирать мусор по разным высоким орбитам и тащить их на менее высокие, но более удобные для уборки - тут буксиру малой тяги равных нет, конечно. Будет он оснащаться ядерной энергетической установкой, или все-таки ограничатся обычными солнечными батареями - это вскрытие покажет, как говорится, и лично я не уверен насчет совсем уж острой необходимости в ЯЭУ...

Опять же, буксиром малой тяги можно доставлять спутники в место ремонта и обслуживания, буде возникнет такая идея.

Когда мусор оказывается на орбите, с которой его можно уже уронить в атмосферу, здесь нам нужен буксир большой тяги, способный резко поменять параметры движения мусора и затем - резко вернуться на стабильную орбиту. Здесь скорее всего будут использоваться химические или ядерные двигатели. Потому что они позволяют дать большую тягу при приемлемом удельном импульсе.

Если процесс межорбитальных переходов, в общем, вопросов не вызывает, то вот "пинок", которым буксир будет "бомбить" Землю отработанным железом - это любопытный момент. Существует два типа маневров - маневр в перигее и маневр в апогее. Маневр в перигее невыгоден, ибо в перигее спутник имеет превышение скорости над орбитальной, и кроме того, находится близко к плотным слоям атмосферы. Потому нужная дельтаВэ велика, велик расход топлива, и запас времени на отстыковку и последующий разгон самого буксира крайне мал. С другой стороны, маневр в апогее позволяет минимальными запасами топлива очень сильно менять высоту перигея, погружая его в атмосферу. Таким образом, можно предполагать следующее.

1. "Предсмертная" орбита, на которую буксир малой тяги будет выводить космический мусор, предназначенный для сброса в атмосферу, будет обладать сильным эксцентриситетом, и скорее всего - близкое к полярному расположение. Такое расположение мотивируется тем, что близкие к экватору орбиты и орбиты малых наклонений гораздо интереснее для хозяйственной деятельности, чем полярные, и сильно загружены работающими спутниками.

2. Буксир большой тяги, захватив мусор, понижает маневром в апогее высоту перигея оного мусора, например, до 80-90-100 километров. Поскольку орбита имеет большой эксцентриситет, у него остается масса времени на отстыковку и набор скорости, чтобы не ухнуть вниз вслед за мусором. Мусор, оказываясь на орбите с перигеем, гарантирующим сильное торможение, начинает падать. Даже если он и "прорвется" на первом круге - ничего страшного, потому как высота перигея-то у него увеличиться не может...

3. Поскольку буксиры низкой тяги, обладающие низким расходом рабочего вещества, обладают высокой орбитальной маневренностью, они стягивают подлежащий ликвидации мусор на одну и ту же орбиту. Поскольку буксир большой тяги все время и непрерывно крутится по этой орбите и вокруг нее - ему не надо бегать по космосу и жечь топливо, что при его низком удельном импульсе неразумно. Работу ему доставят на дом.

4. Для спутников на очень высоких орбитах (выше суточной) возможно, потребуется комбинированный тип буксира, который будет не опускать их к атмосфере, а направлять в сторону Луны, чтобы они по завершении гравитационного маневра летели прямо в атмосферу Земли.

В предложенной схеме у нас два дорогостоящих компонента, которые хотелось бы использовать многократно - буксир малой тяги и буксир большой тяги. Для обеспечения многократности использования им требуется обслуживание, то есть - СТО+заправка.



На "заправку" буксиры большой тяги будут доставляться буксирами малой тяги. Либо вообще - станут заправлять их по месту работы с помощью специальных заправочных модулей с буксиров МТ. Поскольку деятельность "заправки" потребует систематического снабжения с Земли - орбита ее будет скорее всего примерно как у МКС. К слову сказать, МКС или ее часть прекрасно подходят для выполнения этой задачи после снабжения специализированным стыковочным терминалом. Хинт - если мы хотим использовать буксиры малой тяги многократно, ЯЭУ может оказаться препятствием, ибо облучение станции во время сближения с таким буксиром нежелательно, почему я и думаю о солнечных батареях - но тут уж, как говорится, упремся-разберемся.

Кстати, если некоторые спутники, например космические телескопы, спутники связи или навигации, выводятся из эксплуатации в связи с исчерпанием топлива - на СТО их можно будет возвращать к жизни и модернизировать, вместо чтобы хоронить. Профит.

Задача уборки мусора приводит нас к необходимости иметь на орбите Земли многократно используемые космические буксиры. Так как мы не ищем легких путей, тьфу, не стремимся облегчить жизнь космическим автоматам - эти же самые буксиры также могут заниматься тем, чтобы принимать на низких орбитах выводимые аппараты, и доставлять их на целевые орбиты. В результате этой операции, осуществляемой буксирами малой тяги (начальная и конечная орбита стабильны), мы можем отказаться от систематического использования разгонных блоков для массивных высокоорбитальных аппаратов, что при тех же носителях увеличит величину выводимой за раз полезной нагрузки. На сотни килограмм или даже на тонны. Профит.

То же самое, кстати, касается и вопросов выведения нагрузки к Луне. Если в полет отправляется не корабль с экипажем, а модуль какой или спутник, межорбитальный буксир малой тяги, из числа используемых для уборки - может оказаться хорошим помощником или даже концептуальным решением, снижающим стоимость всего проекта и увеличивающим выводимую массу. Профит.

Таким образом, централизованная система космической буксировки из двух типов спутников и одного терминала потенциально позволяет не только очистить околоземное пространство от представляющего опасность мусора, но и расширить возможности по выведению, не требуя создания новых ракетно-космических систем. А создание и обслуживание системы буксировщиков также целиком и полностью реализуемо уже имеющимися возможностями. Даже древними, как дерьмо мамонта, Союзами и Протонами.

Это называется индустриальное решение, понимаете?



(Мем рисовал не я - ответственности за орфографию не несу!)

Обратите внимание. Речь идет не о чем-то гениальном - идея орбитальных буксиров обсуждается уже давно. Речь идет о парадигмальном сдвиге. Мы уходим от идеологии один корабль - одна миссия, и переходим к мысли одна функция - один корабль. С технической точки зрения буксировщик мусора и разгонный блок - это практически одно и то же. Вот и ладушки, как говорится...

Выше мы говорили о возможной рациональности использования комбинированного буксировщика большой-малой тяги для захоронения спутников с высоких орбит через гравитационный маневр вокруг Луны. Если реализовать буксировщики так, чтобы буксировщик БТ мог стыковаться с буксировщиком МТ с сохранением функций обоих, нам не потребуется третий аппарат. Мы сможем работать такими связками - "комбинашками". В конце концов - собрали же МКС из отдельных блоков, верно?

Продолжаем наши изыскания. Тут недавно Америка задвинула свою программу создания лунной орбитальной станции. Я, наверное, вскоре разберу этот сон разума сумрачного англосаксонского гения, но пока мы на него отвлекаться не будем.

Наличие работающей системы орбитальных буксировщиков, базирующихся на низкоорбитальную космическую станцию, открывает перед нами новые перспективы по лунной программе. Если мы посмотрим на энергетику космических полетов, то поймем, что самое лучшее для нас - это работать с низкими орбитами. Максимальная выводимая нагрузка, минимальная стоимость - как по отдельному запуску, так и по параметрам ракетно-космической системы. Действительно, РН среднего класса, уже освоенные промышленностью, производятся серийно, имеют минимальную стоимость, для таких ракет уже есть масса полезных нагрузок, и они работают именно с низкими орбитами. РН тяжелого класса во-первых, требуют промышленного освоения, а во-вторых, для них сейчас коммерческих нагрузок нет. Ну то есть на один запуск в год тяжелого носителя мы можем чего-то сообразить всей планетой вспотев корой головного мозга, но это же несерьезно... А со сверхтяжелыми дела обстоят еще хуже. Потому грузообмен Земля-НО является с логистической точки зрения оптимальным, причем оптимальным именно в нижней-средней весовой категории. Более того, любые работы в космосе, связанные со сборкой, тестированием, и так далее - гораздо проще выполнять именно на низких орбитах. Доставить смену космонавтов и тонну горючки на орбиту 400 км все-таки легче, чем на орбиту в 360000 км.

При наличии буксировщиков малой тяги гораздо рациональнее собрать лунную станцию на низкой околоземной орбите, и затем оттарабанить спокойненько к Луне целиком, понимаете? Нам потребуется выполнить столько же полетов, сколько и при сборке на орбите Луны - но все полеты будут дешевыми, операции - дешевыми, и нам не потребуется для этого суперракета, обойдемся тем что есть, и даже не вспотеем. Нам всего только потребуются - из того, чего прямо сейчас нет - буксировщики малой/большой тяги и терминал их обслуживания - причем тоже на низкой орбите.

Причем и буксировщики, и терминал выводятся существующими РН среднего класса тока в путь...



В результате промышленной эксплуатации системы буксировщиков мы приобретаем массу опыта как в операциях в открытом космосе, так и в навигации активных межорбитальных полетов. Мы получаем опыт заправки и обслуживания аппаратов в открытом космосе. Мы приходим к следующим интересным концепциям:

1. Модульные космические спутники. Отдельно базовая платформа - системы электропитания, навигации, коррекции и ориентации, отдельно функциональный блок - телескопы, системы связи, навигации, всякие экспериментальные модули и прочее. Причем базовые платформы являются долгоживущими и многократного использования, а функциональные блоки по мере необходимости модернизируются и меняются.

2. Межпланетные буксировщики на основе буксировщиков малой тяги. Снабженные ионными двигателями, как обладающими максимальным удельным импульсом, такие аппараты будут доставлять исследовательские проекты к Марсу и Венере, например, или в пустоту околосолнечного пространства. Поскольку речь у нас идет о промышленных системах, отлаженных длительной эксплуатацией в околоземном пространстве (там математика, например, одна и та же фактически, плюс в околоземке ресурсные испытания и отладка решений прямо в процессе эксплуатации происходят), можно говорить о высокой надежности и отказоустойчивости таких систем по сравнению с уникальными разработками.

3. Возможные околопланетные орбитальные станции можно будет собирать на НО Земли, отправлять буксировщиками к местам базирования в необитаемом законсервированном виде, и там вводить в автоматический режим работы.

4. На базе межпланетных буксировщиков путем разработки дополнительных модулей создаются танкеры для снабжения инопланетных орбитальных станций. Этими же буксировщиками, к примеру, к Марсу может быть доставлен марсианский челнок, запасы топлива для него, запасы продуктов - что резко снизит требования к марсианскому обитаемому кораблю, когда тот полетит с космонавтами.

Каждый раз мы используем ранее накопленный опыт, каждый раз мы повторно и многократно используем ту же технику, каждый раз мы эту технику изучаем, как она себя ведет, и совершенствуем в желаемом направлении. Мы уходим от ситуации, когда вся миссия, например марсианская. разрабатывается с нуля целиком. Мы можем теми же инженерными коллективами решать гораздо большие объемы технически задач. И теми же производственными мощностями - реализовывать эти задачи. Более того, создание, в процессе эксплуатации, такой комплексной технической системы, порождает выработку стандартов подготовки и образования специалистов, что уменьшает затраты на подготовку персонала, увеличивает эффективность образовательной системы, позволяет создать комплексную систему отбора и сертификации специалистов и тем самым - еще уменьшить затраты на космическую отрасль при одновременном увеличении отдачи в областях, имеющих коммерческое значение.

Наконец, по мере накопления опыта, развития техники, создания задела (готовая законсервированная станция у Марса, например), мы можем приступать к сборке марсианского транспортного обитаемого корабля на орбите Земли. К этому моменту мы будем очень хорошо знать межпланетное пространство, у нас будет экспериментальный материал, который мы положим в основу проекта, у нас будут готовые технические площадки для сборки на орбите, у нас будут квалифицированные специалисты в количестве, у нас будет статистика использования и отказов систем. Мы не будем делать шаг в неизвестное - мы шагнем в уже известное, просто еще не освоенное.

И все это мы сможем сделать носителями среднего класса, без всяких суперракет, просто одним рациональным использованием доступных технических средств и ресурсов.

А когда наши космонавты прибудут к Марсу - их будет ожидать включенная, прогретая уже станция, и даже чашечка кофе будет уже приготовлена. Ну и ленточка - если об этом позаботятся заранее строители станции...

Только не надо, пожалуйста, как тогда с транспарантами, хорошо?

Работа на орбите Марса будет начата с создания космической группировки спутников навигации, связи и мониторинга. Станция станет информационным хабом и (ну куда же нам без буксировщиков малой тяги?) центром обслуживания этой спутниковой группировки. В короткое время будет накоплен огромный массив информации по геологии, метеорологии, гидрологии (говорят там есть вода) Марса, по происходящих на нем процессам. С борта станции будут запускаться на поверхность роверы и аппараты для забора образцов грунта. Исследовательские институты на Земле, собирая и анализируя полученную информацию, будут пытаться конструировать технологические цепочки, технологическую пирамиду, которая окажется возможной в марсианских условиях, и интересной с точки зрения практических результатов. И значит, для Марса в результате будет подобран вариант промышленного использования, наиболее полно отражающий его специфику и дающий максимальный эффект при минимальных вложениях сил, времени и средств.

Может, кто-то символически слетает на поверхность сделать селфи - надо же выпендриться, верно?



Если внимательно посмотреть на то, что описано - мы видим не создание кораблей и уникальные миссии, мы видим создание инструментов. Это индустриальное мышление. Мы создаем инструменты. И потом эти инструменты мы применяем, много-много раз - на Луне, Марсе, Венере, в Поясе астероидов, при полетах к Юпитеру... Человек без инструментов не может сделать ничего, но человек с инструментами способен сделать все. Вопрос - в наличии правильных инструментов. Если научный подход - это всегда челлендж и немножечко авантюра ("отрицательный результат - тоже результат"), то индустриальный - это предсказуемость затрат и результатов. В научном подходе мы можем грохнуть кучу бабла, просто чтобы посмотреть, что будет, в индустриальном мы всегда тратим бабло так, чтобы это принесло нам еще больше бабла.

Да, меркантильно.

Да, неромантично.

Ребята, в космосе действует одно простое правило. Звучит оно так. "Одно неверное движение - и вам пиздец". Романтики умирают первыми, и этот способ самоубийства слишком дорого стоит, чтобы вызывать одобрение инвесторов...

На самом деле космос - очень скучное место. Потому что где ты ни окажешься, первое, что ты встретишь - невесомость и вакуум. Как будто и не летел никуда на самом деле...

В следующей части мы пройдемся по Луне. Только пройдемся по-настоящему. Пусть и мысленно - но по-настоящему. Не для селфи. Потому что мы - не автостопщики, мы - дальнобой.

Tags: Автостоп и дальнобой в космосе
Subscribe

  • О символизме

    Наткнувшись в очередном выпуске "Международной пилорамы" на черно-оранжевый флаг... Так вот, наткнувшись здесь на черно-оранжевый флаг,…

  • "Диагноз" по аватарке: 6 типажей

    Самый клевый каммент: Сломаю мозг психологам, закажу профессиональную аватарку, где я с открытым лицом на фоне заката в сексуальной позе глажу…

  • Ну посмотрим, посмотрим...

    Министерство энергетики США поручило Сандийским национальным лабораториям сконструировать плавающие ветротурбины, лопасти которых достигнут 200…

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 

  • 1 comment