Безракетны касмічны запуск

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search

Безракетны касмічны запуск (англ.: Non-rocket spacelaunchNon-rocket spacelaunch, NRS) — касмічны запуск, або спосаб вывядзення на арбіту, пры якім некаторая або ўся неабходная хуткасць і вышыня дасягаецца без дапамогі традыцыйных ракет, якія запускаюцца з зямной паверхні. Прапанавана мноства альтэрнатыў ракетам. У некаторых сістэмах, такіх як ракетныя санкі і паветраны старт, ракета ўдзельнічае ў дасягненні арбіты, але ўключаецца пасля дасягнення іншым спосабам пэўнай пачатковай вышыні або хуткасці.

У кошце касмічных праектаў транспарціроўка на арбіту складае значную частку бюджэту; калі яе атрымаецца зрабіць больш эфектыўнай, агульны кошт касмічнага палёту моцна паменшыцца. Па стане на 2016 год кошт запуску кілаграма карыснай нагрузкі з Зямлі на нізкую апорную арбіту знаходзіцца ў межах ад 10 да 25 тысяч $[1], але некаторыя краіны субсідзіруюць запускі на сумы каля 4000 $.

Паколькі тэарэтычна магчымы мінімальная кошт энергіі менш на парадак, магчыма значнае зніжэнне кошту. Для асваення касмічнай прасторы, што значыць даследавання і каланізацыі космасу, патрабуюцца нашмат больш танныя метады запуску, а таксама спосаб прадухілення нанясення сур'ёзнай шкоды атмасферы з боку тысяч, а магчыма і мільёнаў запускаў. Іншай выгадай можа стаць рост бяспекі і надзейнасці запускаў, што, у дадатак да меншага кошту, дапаможа адпраўляць радыёактыўныя адходы ў космас. Паколькі неабходна пераадолець гравітацыйны бар'ер Зямлі, транспартныя сродкі павінны выкарыстоўваць неракетные метады стварэння рухаючай сілы, напрыклад, іонны рухавік, які мае вялікую эфектыўнасць рухаючага рэчывы (удзельны імпульс) і большы патэнцыйны максімум хуткасці, чым звычайныя ракеты, але сам не можа быць запушчаны ў космас.[2]

Параўнанне безракетных метадаў запуску[правіць | правіць зыходнік]

Пачатковыя ўмовы эксплуатацыі для новых сістэм
Метад[3] Год публікацыі Ацэначны кошт пабудовы, млрд. $ Карысная нагрузка нагрузка, кг Ацэначны кошт вывада на НАА, $/кг Ёмістасць, тон у год Узровень падрыхтоўкі тэхналогіі[4]
Звычайная ракета[1] 118 000 3 273 ~200 9
Касмічны ліфт 2004 6,2—40 18 000 220—400 2000 2—4
Hypersonic Orbital Skyhook[5] 1993 <1[6] 1500[7] 30[8] 2
Rotovator[9] 1977 2
HASTOL[10][11] 2000 15 000[12] 2
Касмічны фантан 2
Касмічны мост[13] 1980 15 2*1011 <0.05 4*1010 2
Пускавая пятля[14] (малая) 1985 10 5000 300 40 000 ≥2
Пускавая пятля[14] (вялікая) 1985 30 5000 3 6 000 000 2
KITE Launcher[15] 2005 2
Касмічны трамвай[16] 20[17] 35 000 43 150 000 2—4
Электрамагнітная катапульта 4
en:Ram accelerator 2004 <500 6[18]
Касмічная гармата[19] 1865[20] 0.5 450 500 6
Слінгатрон[21] 100 2
Арбітальны самалёт 1992 10—15 12 000 3000 7
en:Лазерны рухавік ≤4
Агульнапланетны транспартны сродак 1980-я 1-2

Статычныя структуры[правіць | правіць зыходнік]

У дадзеным кантэксце пад тэрмінам «статычныя» разумеецца, што канструктыўная частка сістэмы не мае рухомых частак. Структура як цэлае, часта якой знаходзіцца на арбіце, рухаецца на высокіх хуткасцях, але часткі сістэмы не рухаюцца адносна іншых прылеглых частак.

Кампрэсійныя структуры[правіць | правіць зыходнік]

Кампрэсійныя структуры для безракетнага касмічнага запуску — гэта прапановы па выкарыстанні доўгіх і вельмі моцных структур, падобных антэнным мачтам на расцяжках альбо штучных гор, па якіх можа быць падняты груз.

Касмічная вежа[правіць | правіць зыходнік]

Касмічная вежа — будынак, які б дасягнуў знешняга космасу. Каб пазбегнуць неабходнасці ў транспартным сродку, запускаемым з першай касмічнай хуткасцю, вежа павінна ўзвышацца над мяжой космасу (вышэй адзнакі 100 км — Лінія Кармана), але і вежа значна меншай вышыні магла б знізіць лабавы супраціў у атмасферы пры ўздыме. Спадарожнікі могуць часова вярцецца па эліптычных арбітах, якія апускаюцца да 135 км і ніжэй, але скажэнне арбіты, якое выклікаецца ўваходам у шчыльныя слаі атмасферы, будзе вельмі хуткім, калі толькі пазней вышыня не будзе тэрмінова адноўлена да сотняў кіламетраў.[22] Калі вежа, размешчаная на экватары, будзе даходзіць да геасінхроннай арбіты на вышыні прыкладна 36 000 км, аб'екты, выпушчаныя на такой вышыні, могуць затым паляцець з мінімальнымі выдаткамі энергіі і будуць знаходзіцца на кругавой арбіце. Аднак вежу такой экстрэмальнай вышыні немагчыма зрабіць з матэрыялаў, якія існуюць у дадзены момант на Зямлі. Акрамя таго, усё больш зніжаючыюся спадарожнікі рана ці позна сутыкнуцца з такой вежай (так як плоскасць арбіты любога спадарожніка абавязкова праходзіць праз цэнтр Зямлі і такім чынам перасякае плоскасць экватара). Накід структуры, якая дасягае геасінхроннай арбіты, упершыню быў прапанаваны Канстанцінам Цыялкоўскім,[23] які прапанаваў кампрэсійную структуру, або «Вежу Цыялкоўскага».

Зноскі

  1. 1,0 1,1 «SpaceCast 2020» Report to the Chief of Staff of the Air Force, 22 Jun 94.
  2. Oleson, S. R., & Sankovic, J. M. Advanced Hall Electric Propulsion for Future In-Space Transportation. Архівавана з першакрыніцы 22 студзеня 2004. Праверана 21 лістапада 2007.
  3. Спасылкі ў гэтым слупку адносяцца да ўсяго радка, калі не замяняюцца іншымі.
  4. 1 — базавыя прынцыпы; 2 — прыкладная канцэпцыя; 3 — тэарэтычны доказ; 4 — лабараторныя тэсты; 5 — практычныя выпрабаванні падсістэм; 6 — дэманстрацыйны прататып; 7 — дзеючы прататып; 8 — паспяховыя выпрабаванні; 9 — паспяховая эксплуатацыя.
  5. «The Hypersonic Skyhook», Analog Science Fiction/Science Fact, Vol. 113, No. 11, September 1993, pp. 60—70.
  6. Ацэнкі CY2008 з апісання прыкладнай (reference) сістэмы 1993 года.
  7. Патрабуе першую ступень да ~5 км/с.
  8. Будзе вельмі хутка ўзрастаць за кошт эффекта самавыцягвання.
  9. «A Non-Synchronous Orbital Skyhook», Hans P. Moravec, Journal of the Astronautical Sciences, Vol. 25, Oct—Dec 1977
  10. Paper, AIAA 00-3615 «Design and Simulation of Tether Facilities for HASTOL Architecture» R. Hoyt, 17-19 Jul 00.
  11. Paper, NIAC 3rd Ann.
  12. Патрабуе першую ступень DF-9, прапанаваную кампаніяй Boeing з хуткасцю да ~4 км/с.
  13. «Orbital Ring Systems and Jacob’s Ladders — I—III» Note: in 1980s money
  14. 14,0 14,1 Launch Loop slides for the ISDC2002 conference
  15. Johansen, US Patent #6913224, Method and system for accelerating an object, 5 Jul 05
  16. «The Startram Project»
  17. Заснавана на ўзоры Gen-1.
  18. http://www.aa.washington.edu/AERP/ramac/otherfacilities.html
  19. «Quicklaunch Inc.
  20. Раман Жуля Верна «З гарматы на Месяц». Ньютанава гарматнае ядро у кнізе 1728 года «A Treatise of the System of the World» падрузамявалася разумовым эксперыментам — Space Guns
  21. «Slingatron, A Mechanical Hypervelocity Mass Accelerator»
  22. Kenneth Gatland.
  23. Hirschfeld, Bob Space Elevator Gets Lift. TechTV. G4 Media, Inc. (31 студзеня 2002). — «The concept was first described in 1895 by Russian author K.E. Tsiolkovsky in his "Speculations about Earth and Sky and on Vesta."»  Архівавана з першакрыніцы 8 чэрвеня 2005. Праверана 13 верасня 2007.