КОСМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

КОСМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
Переход от изучения космоса к его освоению станет возможным при
создании эффективных носителей, а также мощных источников энергии
космического базирования.
Перспективен многоразовый суборбитальный самолёт-носитель.
Кабина для суборбитальных
космических туристов
1
2
3
1
4
5
6
1 – турбореактивный двигатель (ТРД); 2 – обтекатель; 3 – полезный груз, выводимый на
орбиту; 4 – разгонный блок; 5 – бак жидкого кислорода (в нём центр тяжести при взлёте и
заправке в воздухе); 6 – бак жидкого водорода (разделён на отсеки).
Взлёт горизонтальный на керосине. Переключение на водород происходит
после заправки в воздухе жидким кислородом от самолёта-заправщика.
Кислород поступает в верхнюю ступень компрессора, где смешивается с
воздухом. Лопатки турбины охлаждаются водородом. Этим достигается
высокая мощность ТРД. На гиперзвуке лопатки первой ступени компрессора
поворачиваются ребром к потоку воздуха. В верхней ступени воздух
тормозится и сжимается, охлаждаемый жидким кислородом. На большой
высоте кислород подаётся непосредственно в камеру сгорания, которая
запирается на входе. Лопатки турбины поворачиваются ребром к потоку газа.
На максимальной высоте, около 100 км, открываются лепестки обтекателя 2.
Связка 3 и 4 выталкивается воздухом, или силой инерции при работающих
ТРД, и летит на орбиту. Самолёт-носитель падает в плотные слои атмосферы,
планирует и совершает посадку как обычный самолёт. После заправки
керосином самостоятельно возвращается на базу.
С негабаритными грузами справится тяжёлая РН из шести
боковых ускорителей и одного центрального. Вариации
полезной нагрузки компенсируются количеством топлива в
ускорителях. Существенная разница в массе полезного груза
компенсируются длиной ускорителей.
Режим ускорения в идеале трёхступенчатый.
1 – я ступень
2 – я ступень
3 – я ступень
Для быстрого набора высоты в условиях земной гравитации
последовательность включений и отключений ускорителей будет другой.
Первые четыре ускорителя многоразовые Их внешняя поверхность покрыта
слоем теплозащитной краски. Перед возвращением в плотные слои
атмосферы каждый ускоритель раскручивается ракетными двигателями
вокруг своей продольной оси. Вращение равномерно распределяет тепловую
нагрузку по всей поверхности ускорителя. К тому же остатки топлива под
действием центробежной силы растекаются тонким слоем по внутренней
поверхности баков и охлаждают их изнутри за счёт испарения части топлива.
Когда скорость падения уменьшится до расчётной величины, ракетные
двигатели останавливают вращение, а затем гасят остатки скорости.
Ускоритель зависает в заданной точке пространства, где его уже будет ждать
тяжёлый вертолёт. Манипулятор вертолёта за считанные секунды
захватывает ускоритель (стыкуется с его носом). Вертолёт транспортирует
ускоритель на космодром. Центральный ускоритель можно выводить на
низкую околоземную орбиту вместе с полезным грузом. Межорбитальный
ядерный буксир доставит ускоритель к Луне в первую точку Лагранжа, как
сырьё для космической стройки.
В отдалённой перспективе космические перевозки
обеспечит корабль с внешним источником
энергии, толкаемый магнитным полем от пучка
положительно заряженной плазмы. Магнитная
сила тяги в ньютонах
, где I –
электрический ток; R – радиус трубообразного
пучка электронов; r – радиус центрального пучка
заряженной плазмы. Ток I в квадрате поэтому
выгодно
применять
импульсный
режим.
Например, средний ток
импульсов десять
миллионов ампер. Амплитуда импульсов сто
миллионов ампер. Тогда сила тяги в тоннах
порядка 100000.
R
Источник энергии – космическая АЭС. В ней 1 –
ядерный реактор, 2 – турбина, 3 – радиатор, 4 –
конденсатор, 5 – котёл, 6 и 7 – компрессор и детандер теплового насоса.
Конденсация
водорода
тепловым
насосом (его рабочее тело гелий)
позволяет иметь компактный горячий
радиатор, эффективно работающий при
любой ориентации к Солнцу. К тому же,
он повышает КПД тепловой машины за
счёт уменьшения температуры Т2 в
формуле
.
2
3
1
Простым соединением космических АЭС
6
можно
создать
орбитальную
электростанцию
любой
мощности.
5
4
Соединённые между собой радиаторы
дадут каркас большой СВЧ-антенны для
7
передачи энергии на Землю. Одна
антенна на орбите может обслуживать
несколько антенн на Земле. Сила отдачи от излучения компенсируется
расположением космической АЭС внутри геостационарной орбиты с
сохранением суточного периода её обращения вокруг Земли.
Приёмные антенны, плавающие в океане, позволят производить метан в
промышленных масштабах из морской воды и атмосферного углекислого
газа. Это будет чистая энергетика с круговоротом двуокиси углерода.
Для строительства космических электростанций понадобятся лунные
материалы. Стройка развернётся между Землёй и Луной вокруг первой точки
Лагранжа.
Полёт с Земли на Луну имеет много вариантов. Например, на низкую орбиту
выводится бак с горючим. Межорбитальный буксир доставляет его к Луне в
точку Лагранжа. Вторая ракета-носитель выводит космический корабль с
разгонным блоком. Эта связка тоже летит в точку Лагранжа. Туда же с Луны
прибывает челнок. После заправки челнока горючим люди совершают
посадку на Луну. Заправка лунным кислородом позволит челноку вернуться
с Луны в точку Лагранжа, где людей будет ждать корабль.
От солнечных вспышек в полёте к Марсу людей защитит электромагнитное
поле следующей конфигурации.
Солнечный ветер
Жилые модули, которые прибудут к Марсу, смогут укрыться от космических
лучей в туннелях, вырытых в недрах Фобоса или Деймоса. Вещество этих
астероидов пойдёт на строительство космических АЭС на ареостационарной
орбите. Это создаст условия для колонизации Марса.
Вокруг больших астероидов, в том числе пересекающих орбиту Земли,
возникнут обитаемые колонии в виде скопления космических городов. В
таких сооружениях, свободно плавающих в пространстве, искусственная
сила тяжести – маловероятна. Скорее люди приспособятся к невесомости.
Поэтому оптимальная форма космического города представляется в виде
слоёного шара. Несколько городов могут соединяться в «молекулу».
1 – Слой агрегатов
2 – Слой астероидного вещества
3 – Жилые объёмы
Линейная «молекула», способная к
обновлению. Она демонтируется с
одного конца и строится с другого.
Колония сможет корректировать орбиту своего астероида. Диск её
космических городов сможет ускоряться миллионами электрических
ракетных двигателей. Сила гравитации F ускорит астероид. Так решится
проблема защиты Земли от больших астероидов.
F