Lansare în spațiu fără rachete

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 19 octombrie 2020; verificările necesită 5 modificări .

Lansarea spațială fără rachete ( lansare spațială non-rachetă ,  NRS) este o lansare spațială sau o metodă de lansare pe orbită, în care o parte sau toată viteza și altitudinea necesare sunt atinse fără ajutorul rachetelor tradiționale lansate de pe pământ. suprafaţă. Au fost propuse multe alternative la rachete. În unele sisteme, cum ar fi săniile cu racheteși lansarea aeriană , racheta participă la atingerea orbitei, dar este pornită după ce a atins o altitudine sau o viteză inițială într-un alt mod.

În costul proiectelor spațiale, transportul pe orbită reprezintă o parte semnificativă a bugetului; dacă poate fi eficientizat, costul total al zborului spațial va fi mult redus. Astăzi, costul lansării unui kilogram de masă utilă de pe Pământ pe o orbită joasă de referință de către rachetele occidentale variază între 10.000 USD și 25.000 USD [1] , dar unele țări subvenționează lansările cu aproximativ 4.000 USD. Pentru Angara-A5 , costul lansării a 1 kg de marfă către LEO este de 2400 USD [2] .

Deoarece costul minim de energie posibil teoretic este cu un ordin de mărime mai mic, este posibilă o reducere semnificativă a costurilor. Locuirea spațială , adică explorarea și colonizarea spațiului, necesită metode de lansare mult mai ieftine, precum și o modalitate de a preveni daunele grave aduse atmosferei de la mii și, posibil, milioane de lansări. Un alt beneficiu ar putea fi creșterea siguranței și fiabilității lansărilor, care, pe lângă costuri mai mici, ar ajuta la eliminarea deșeurilor radioactive în spațiu. Deoarece bariera gravitațională a Pământului trebuie depășită, vehiculele trebuie să utilizeze metode non-rachete de generare a propulsiei, cum ar fi propulsia ionică , care au o eficiență mai mare a propulsorului ( impuls specific ) și o viteză maximă potențială mai mare decât rachetele convenționale, dar nu pot fi ele însele lansate în spațiu. . [3]

Comparația metodelor de lansare fără rachete

Condiții inițiale de funcționare pentru sisteme noi
Metoda [4] Anul publicării Costul estimat al construcției, miliarde de dolari [5] Sarcina utila, kg Costul estimat al aducerii la LEO , $/kg [5] Capacitate, tone pe an Nivel de pregătire pentru tehnologie [6]
Rachetă obișnuită [1] 118 000 3273 ~ 200 9
lift spațial 2004 6,2-40 ≥ 18.000 220-400 2000 &0000000000000003.0000002-4
Skyhook orbital hipersonic [7] 1993 &0000000000000001.000000<1 [8] 1500 [9] 30 [10] 2
Rotovator[11] 1977 2
HASTOL [12] , [13] 2000 15.000 [14] 2
fantana spatiala ≥ 2
Podul spațial [15] 1980 cincisprezece 2*10 11 &-1000000000000000,050000<0,05 4*10 10 2
Bucle de pornire [16] (mică) 1985 zece 5000 300 40 000 &0000000000000002.000000≥2
Bucla de lansare [16] (mare) 1985 treizeci 5000 3 6.000.000 ≥ 2
Lansator KITE [17] 2005 2
Tramvai spațial [18] 20 [19] 35.000 43 150 000 2-4
Catapulta electromagnetica patru
Acceleratorul berbec 2004 &0000000000000500.000000<500 6 [20]
Pistolul spațial [21] 1865 [22] 0,5 450 500 6
Slingatron [23] 100 2
aeronave orbitale 1992 10-15 12 000 3000 7
motor laser &0000000000000004.000000≤4

Structuri statice

În acest context, termenul „static” înseamnă că partea structurală a sistemului nu are părți mobile. Structura în ansamblu, adesea pe orbită, se mișcă la viteze mari, dar părți ale sistemului nu se mișcă în raport cu alte părți adiacente.

Structuri de compresie

Structurile de compresie pentru lansarea spațială fără rachete sunt propuneri de utilizare a structurilor lungi și foarte puternice, cum ar fi catarge de antenă cu tiran sau munți artificiali, peste care poate fi ridicată sarcina utilă.

Turnul spațial

Un turn spațial este o structură care ar ajunge în spațiul cosmic. Pentru a evita necesitatea unui vehicul lansat la prima viteză spațială, turnul ar trebui să se ridice deasupra marginii spațiului (peste marcajul de 100 km - Karman Line ), dar un turn cu înălțime mult mai mică ar putea reduce rezistența în atmosferă la ridicare. Sateliții se pot deplasa temporar pe orbite eliptice scăzând la 135 km și mai jos, dar distorsiunea orbitală care provoacă reintrarea în atmosferă va fi foarte rapidă, cu excepția cazului în care altitudinea este restabilită urgent la sute de kilometri mai târziu. [24] Dacă un turn situat la ecuator se extinde pe o orbită geosincronă la o altitudine de aproximativ 36.000 km, obiectele lansate la acea altitudine pot zbura apoi cu energie minimă și se pot afla pe o orbită circulară. Cu toate acestea, un turn de o înălțime atât de extremă nu poate fi realizat din materiale care există în prezent pe Pământ. În plus, toți sateliții de zbor inferior se vor ciocni mai devreme sau mai târziu cu un astfel de turn (deoarece planul orbitei oricărui satelit trece în mod necesar prin centrul Pământului și, prin urmare, traversează planul ecuatorului) [25] . O schiță a unei structuri care atinge o orbită geosincronă a fost propusă pentru prima dată de Konstantin Tsiolkovsky , [26] care a propus o structură de compresie, sau „Tsiolkovsky Tower”.

Note

  1. ↑ 1 2 Raport „SpaceCast 2020” către șeful de stat major al Forțelor Aeriene, 22 iunie 94.
  2. ↑ Prin greutăți către stele - indiferent ce . Preluat la 28 martie 2020. Arhivat din original la 24 decembrie 2014.
  3. ↑ Oleson, SR și Sankovic, JM Advanced Hall Electric Propulsion for Future In-Space Transportation (link nu este disponibil) . Consultat la 21 noiembrie 2007. Arhivat din original la 22 ianuarie 2004. 
  4. ↑ Linkurile din această coloană se aplică întregii linii, dacă nu sunt înlocuite în mod explicit.
  5. ↑ 1 2 Toate valorile monetare sunt exprimate în dolari neinflaționişti, pe baza datei publicării, dacă nu se specifică altfel.
  6. ↑ 1 — principii de bază; 2 - concept exemplar; 3 - dovada teoretică; 4 - teste de laborator; 5 - teste practice ale subsistemelor; 6 - prototip demonstrativ; 7 - prototip de lucru; 8 - teste de succes; 9 - funcționare reușită.
  7. ↑ „The Hypersonic Skyhook”, Analog Science Fiction/Science Fact, Vol. 113, nr. 11, septembrie 1993, pp. 60-70.
  8. ↑ Estimări CY2008 din descrierea sistemului de referință din 1993.
  9. ↑ Necesită prima etapă până la ~5 km/s.
  10. ↑ Va crește foarte repede datorită efectului de auto-tragere .
  11. ↑ „A Non-Synchronous Orbital Skyhook”, Hans P. Moravec, Journal of the Astronautical Sciences, voi. 25 octombrie-dec 1977
  12. ↑ Paper, AIAA 00-3615 „Design and Simulation of Tether Facilities for HASTOL Architecture” R. Hoyt, 17-19 Jul 00.
  13. ↑ Lucrare, NIAC 3rd Ann. Mtg, NIAC Subcontract Nr. 07600-040, „Hypersonic Airplane Space Tether Orbital Launch - HASTOL”, John E. Grant, 6 iunie 01.
  14. ↑ Necesită prima etapă DF-9 a lui Boeing la viteze de până la ~4 km/s.
  15. ↑ „Orbital Ring Systems and Jacob's Ladders - I-III” Arhivat 28 februarie 2001 la Wayback Machine Notă: în banii anilor 1980
  16. ↑ 1 2 Lansați diapozitivele Loop pentru conferința ISDC2002 (downlink) . Consultat la 30 iunie 2011. Arhivat din original pe 29 mai 2008. 
  17. ↑ Johansen, US Patent #6913224, Method and system for accelerating an object , 5 iulie 05
  18. ↑ „Proiectul Startram” (link inaccesibil) . Preluat la 30 iunie 2011. Arhivat din original la 27 iulie 2017. 
  19. ↑ Bazat pe eșantionul Gen-1 Arhivat 27 iulie 2017 la Wayback Machine .
  20. ↑ Copie arhivată (link nu este disponibil) . Consultat la 30 iunie 2011. Arhivat din original pe 6 aprilie 2009. 
  21. ↑ Quick Launch Inc. Arhivat din original pe 12 februarie 2010.
  22. ↑ Romanul lui Jules Verne „De la un tun la lună”. ghiulele lui Newton din cartea din 1728 „A Treatise of the System of the World” a fost un experiment de gândire implicit – Space Guns Arhivat 25 aprilie 2009 la Wayback Machine
  23. ↑ „Slingatron, A Mechanical Hypervelocity Mass Accelerator” . Consultat la 30 iunie 2011. Arhivat din original pe 26 septembrie 2017.
  24. ↑ Kenneth Gatland. Enciclopedia ilustrată a tehnologiei spațiale .
  25. ↑ Makovetsky P. V. Uită-te la rădăcină! Sarcina numărul 28 - Lansarea manuală a satelitului . - M. : „Nauka”, 1976.
  26. ↑ Hirschfeld, Bob Space Elevator Gets Lift . TechTV . G4 Media Inc. (31 ianuarie 2002). — „Conceptul a fost descris pentru prima dată în 1895 de autorul rus KE Ciolkovski în „Speculații despre Pământ și Cer și despre Vesta.””. Consultat la 13 septembrie 2007. Arhivat din original pe 8 iunie 2005.
 Lansare în spațiu fără rachete