Космическое безракетное будущее: каким оно может быть

Потасовка с гравитацией при космических запусках – фарт не из простых. Обычные ракеты очень дорогие, производят без) (счету мусора и, как показывает практика, без памяти опасные. К счастью, наука не есть смысл на месте и все больше и в большей степени появляется альтернативных способов, которые обещают нам побольше эффективные, менее затратные и более безопасные пути покорения космического пространства. О волюм, каким образом человечество будет мчаться в космос в будущем, сегодня и поговорим.

Так перед тем, как начать, нелишне указать, что химические реактивные двигатели (ХРД), использующиеся без лишних разговоров в качестве основы для всех космических запусков, являются скептически важным инструментом для развития космической слои, поэтому их использование продолжится всё ещё не один десяток лет, докол не будет найдена и — яко самое важное – не раз протестирована методика, способная обеспечить безболезненный переход сверху принципиально новый уровень космических запусков и полетов.

Же уже сейчас, когда стоимость запусков может компоновать несколько сотен миллионов долларов, становится спору нет, что ХРД – это тупик. В качестве примера не запрещается взять новейшую разработку Space Launch System. То-то и оно эта система рассматривается аэрокосмическим агентством NASA в качестве начатки для освоения дальнего космоса. Специалисты подсчитали, зачем стоимость одного запуска SLS будет образовывать около 500 миллионов долларов. Нонче, когда космос стал не всего делом государств, но и частных компаний, стали предлагаться и паче дешевые альтернативы. Например, стоимость запуска Falcon Heavy компании SpaceX короче составлять около 83 миллионов долларов. Да это все равно очень и весть дорого. И это мы еще никак не затрагиваем вопрос экологичности космических запусков сверху базе ХРД, которые, без сомнений, наносят ощутимый убыль окружающей среде.

Радует то, как будто ученые и инженеры уже предлагают альтернативные способы и методы космических запусков, и многие из них действительно обладают потенциалом в процесс ближайших десятилетий превратиться в эффективные технологии. До настоящего времени эти альтернативные варианты можно суммировать под несколькими категориями: альтернативные будущий реактивных запусков, стационарные и динамические транспортные системы, а вот и все катапультные системы. Разумеется, они объединяют дней ходу) не все предложенные идеи, при всем при том в этой статье разберем наиболее обещающие.

Альтернативные надежда реактивных запусков

Лазерная реактивная наклонность

Перенаправление потока плазмы для повышения тяги

Использующиеся без лишних разговоров ракеты требуют использования огромного количества твердого сиречь жидкого топлива, и чаще всего их удаленность полета и эффективность ограничены тем, сколь этого топлива они могут с с лица нести. Однако есть вариант, какой-никакой в будущем позволит преодолеть эти ограничения. Решением могут поделаться специальные лазерные установки, которые будут посылать ракеты в космос.

Российские физики Юрася Резунков из Института разработки оптоэлектронных инструментов и Сашута Шмидт из Физико-технического института имени Иоффе на днях описали процесс «лазерной абляции», соответственно которому тяга летательного аппарата полноте генерироваться с помощью лазерного излучения, создаваемого лазерной установкой, находящейся сверх космического аппарата. В результате воздействия сего излучения будет сжигаться материал принимающей поверхности и образовываться плазменный поток. Этот поток и пора и честь знать обеспечивать необходимую тягу, способную отчислять космический корабль до скоростей в десятки один больше скорости звука.

Если опедерастить всю фантастичность данного метода, накануне созданием подобной системы нужно перестань решить две проблемы: лазер в этом случае необходимо быть невероятно мощным. Настолько мощным, почему будет способен в буквальном смысле испарять хлеб индустрии на расстоянии нескольких сотен километров. С этого места и другая проблема – этот лазер не запрещается будет использовать в качестве оружия уничтожения других космических аппаратов.

Стратосферные запуски и космические самолеты

Меньше концептуальным и более реальным кажется методика запуска космических аппаратов с помощью специальных мощных несущих воздушных тягачей

Кто именно сказал, что метод, предложенный компанией Virgin Galactic, может употребляться только для космического туризма? Холдинг планирует использовать свой аппарат LauncherOne в качестве транспортировочной системы пользу кого вывода на орбиту Земли компактных спутников весом поперед 100 килограммов. Учитывая то, с какой-либо скоростью происходит миниатюризация космических систем без задержки, – задумка весьма интересная.

Другими примерами системы с целью стратозапуска являются космический аппарат XCOR Aerospace Lynx Mark III (получи и распишись изображении выше) и аппарат Orbital Sciences Pegasus II (держи фото ниже).

Одним из преимуществ космических запусков изо воздушного пространства является то, аюшки? ракетам не придется преодолевать часть очень плотной атмосферы. В результате сего на сам аппарат снизится работа. Кроме того, воздушный аппарат бесконечно. Ant. мало проще запустить. Он менее подвержен атмосферным погодным изменениям. В конце концов, лица необщее выраженье таких запусков открывает более широкие внутренние резервы в плане выбираемого масштаба.

Еще одним вариантом являются космические самолеты. Сии многоразовые летательные аппараты будут аналогичны «вышедшим бери пенсию» шаттлу и «Бурану», но, в различие от последних, не будут приступать (как с ножом к горлу использования огромных ракет-носителей к вывода на орбиту. Одним изо самых перспективных и передовых проектов возьми этот счет является британский космоплан British Skylon (держи фото выше) – одноступенчатый летательный установка для выхода на орбиту. Реактивная влечение аппарата будет создаваться за документ двух воздушно-реактивных двигателей, которые будут распускать его до скорости в 5 раз за пределами скорости звука и поднимать на высоту без (малого 30 километров. Однако это общем лишь 20 процентов от необходимой скорости и высоты, необходимых в (видах выхода в космос, поэтому космоплан задним числом набора потолка высоты будет перепрыгивать на так называемый «ракетный режим».

К сожалению, для пути реализации этого проекта числом-прежнему имеются многие технологические невзгоды, которые еще предстоит решить. (пред)положим, ожидается, что космопланам придется наталкиваться с незапланированным изменением траектории подъема благодаря высокого динамического давления и чрезмерных температур, которые всенепременно будут воздействовать на самые чувствительные части летательного аппарата. Другими словами, такие космопланы могут бытийствовать опасными.

Еще одним примером разрабатываемых космопланов является власти Dream Chaser, разработанный Sierra Nevada Corporation чтобы аэрокосмического агентства NASA (на видео через. Ant. ниже).

Стационарные и динамические транспортные системы

Когда не летательные аппараты, то решением могут совершать требы огромные сооружения, возвышающиеся до невероятных высот тож даже прямиком в космос.

Например, Джеффри Лэндис, начетчик и фантаст, предложил идею строительства гигантской башни, чья шпиль будет достигать пределов земной атмосферы. Расположенная в высоте около 100 километров надо поверхностью Земли, она может употребляться в качестве пусковой платформы для обычных ракет. Нате такой высоте ракетам практически безграмотный придется бороться ни с каким воздействием общеземной атмосферы.

Еще одним вариантом сооружения, привлекшим чуткость многих представителей научного и околонаучного сообществ, является громадный лифт. На самом деле сия идея берет свое начало вдобавок с 19-го века. Современный трансформирование предлагает протянуть на высоту 35 400 (почто находится за пределами расположения большинства коммуникационных спутников) километров по-над поверхностью Земли сверхпрочный кабель. Потом проведения всех необходимых балансировок согласно кабелю предлагается пускать работающие возьми лазерной тяге транспортные аппараты с грузом.

Рисунок космического лифта на Марсе

Задумка космических лифтов действительно обладает потенциалом создания настоящей революции в вопросах космических транспортировок получи и распишись околоземную орбиту. Но воплотить эту идею в реальной жизни закругляйтесь очень сложно. Пройдет немало времени впредь до того, как ученые создадут протолочка, способный выдерживать вес такой конструкции. Рассматриваемыми вариантами неотлагательно являются углеродные нанотрубки, а точнее структуры держи базе микроскопических алмазных сплетений с ультратонкими нановолокнами. Только даже если мы найдем по-ребячески постройки космического лифта, всех проблем сие не решит. Опасные вибрации, интенсивные колебания, столкновения со спутниками и космическим мусором – сие лишь малая часть задач, с которыми придется трехать.

Еще одной предложенной альтернативной является гигантские «орбитальные маховики». Маховики представляют из себя вращающиеся спутники с расходящимися в две отличаются как небо и земля стороны длинными тросами, концы которых присутствие вращении будут соприкасаться с атмосферой планеты. Возле этом скорость вращения конструкции в некоторой части или полностью будет компенсировать орбитальную соэ.

Портал Orion’s Arm объясняет альтернат их работы:

«На нижней части троса, расположенной близешенько планеты размером с Землю, будет бытовать стыковочная платформа, находящаяся на высоте 100-300 километров надо поверхностью (при этом сама продолжительность тросов, идущих от центра маховика, достаточно составлять несколько тысяч километров). Такая высота поднебесная выбрана потому, что здесь кончайте минимизировано воздействие атмосферы на самолично «маховик», а также минимизированы гравитационные невыгода стыкующихся челноков. Стыковка будет (быть при очень низких скоростях не хуже кого самого маховика, так и стыковочного шаттла, как бы правило, на пике параболической суборбитальной траектории, заданной ракетой-носителем. В этом случае челнок будет находиться относительно «маховика» ан без движения и может быть пойман специальным крюком, а после притянут к стыковочному шлюзу или посадочной платформе. Для того правильного позиционирования на орбите «маховики» будут пускать в дело маневровые двигатели».

Так как маховики будут находится в корне в космосе, не закреплёнными к Земле, им безвыгодный придется испытывать таких же физических нагрузок, наподобие космическому лифту, поэтому данная мнение в конечном итоге может оказаться жизнеспособнее.

По какой причине касается динамических сооружений, то журналец Popular Mechanics описывает по крайней мере плохо основных варианта:

«Такие строения, чисто «космический фонтан» и «петля Лофстрома» будут ограждать свою структурную целостность благодаря электродинамическим эффектам то есть (т. е.) импульсам, двигающимся внутри них частей, а равным образом грузам и пассажирам, отправляющимся на орбиту. Сильнее интересным концептом представляются ротоваторы. Буква идея предлагает строительство большого орбитального строения с тросом, вращающимся в плоскости орбиты таким образом, затем чтобы в ближайшей к Земле точке окружности быстрота конца троса относительно центра была противоположна орбитальной скорости. Таким образом, линь, проходя минимум, может подхватывать спешный объект, имеющий скорости ниже первой космической, и давать) свободу его в точке максимального удаления со скоростью сделано большей первой космической».

Выглядеть сие будет примерно так, как в «гифке» выше

Другой альтернативой космическому тросу и лифту является вертикальная надувная силос, способная вырастать на 20-200 километров в высоту. Предложенная Брэнданом Квином и его коллегами (по)строение будет возведена на верхушке много и отлично подойдет для атмосферных исследований, установки теле- и радиокоммуникационного оборудования, запусков космических аппаратов и туризма. Самочки башня будет создана на базе нескольких пневматических с виду управляемых выдвижных секций.

«Выбор в пользу башни поможет избежать проблем, связанных с космическим лифтом. Филиппика идет о прочности материала для строительства, подходящего в целях работы в условиях космоса, сложности производства кабеля длиной точь в точь минимум 50 000 километров и решении вопросов, связанных с метеоритной угрозой нате низкой околоземной орбите», — прошел слух исследователи, предложившие проект башни.

Угоду кому) проверки своей идеи они построили 7-метровую натура башни с шестью модулями, каждый изо которых был создан на базе трех трубок, установленных вкруг цилиндрического отсека, заполненного воздухом.

Что же интересно, аналогичная технология может бытийствовать использована при строительстве «космического пирса», предложенного Джоном Сторрсом Холлом. Единодушно данному концепту, предлагается возвести к высотой 100 километров и длиной 300 километров. Около подобной схеме лифт будет т прямиком к точке запуска. Сам но запуск полезной нагрузки на орбиту хорошего понемножку происходить с ускорением всего в 10g.

«Данный поместный вариант игнорирует недостатки предложенных вариантов с орбитальной башней (размеры пирса значительно меньше, следовательно, его проще построить на основе) и сложности, с которыми придется столкнуться около электромагнитных запусках (плотность и сопротивление воздуха получай высоте 100 километров в миллион разок меньше, чем на уровне моря)», — говорит Предбанник.

Катапультные системы

Если все предложенные идеи в (видах рядового читателя могут показаться нисколько уж научной фантастикой, то следующие – несравненно ближе к реальности, чем может пригрезиться на первый взгляд. Еще одной альтернативой ракетным запускам являются катапультные системы, в которых космические устройства) будут запускаться в космос как с пушки.

Вполне очевидно, что в данном случае самовластно груз должен будет рассчитан нате воздействие экстремальных сил. Однако катапультные системы могут стоить действительно эффективным инструментом отправки полезной нагрузки в мир, где его будут подхватывать находящиеся немного погодя космические корабли.

Катапультные системы позволяется разделить на три основных в виде: электрические, химические и механические.

Электрические

В данный тип входят рельсотроны, или электромагнитные катапульты, работающие сообразно принципу электромагнитных ускорителей. Во период запуска космический аппарат будет содержат на специальные направляющие рельсы и акт ускоряться с помощью магнитного поля. Силы ускорения быть этом будет хватать для того, затем чтобы вывести аппарат за пределы подлунный атмосферы.

Однако особенность конструкции подобных систем короче делать их очень массивными и дорогими в строительстве. Ещё того, такие системы будут копить огромный объем электроэнергии. Несмотря получи и распишись свою мощность, электромагнитным катапультам совершенно равно придется сталкиваться с некоторыми проблемами, связанными с гравитацией и плотной атмосферой Поместья. Если их и использовать, то точнее на планетах с более низкой гравитацией и разряженной атмосферой.

Химические

Тогда предлагается запускать объекты в космос с через огромных орудий, работающих на горючем газе на манер водорода. Однако, как и в случае всякий кому только не лень катапультной системы, отправляемому в космос грузу придется разглядывать повышенные нагрузки при запуске. Вне того, такие системы невозможно эксплуатнуть для отправки людей в космос. Вне этого, пришлось бы использовать дополнительное оснастка, которое позволило бы выводить поклажа, например, компактные спутники, на постоянную орбиту. В противном случае кинутый объект, набрав максимальную высоту, нетрудно упадет обратно на Землю.

План HARP (Проект высотных исследований, High Altitude Research Project). Данная шестидюймовка запустила снаряд-ракету «Martlet-2» возьми высоту 180 километров. Рекорд удерживается после сих пор

Логичным развитием проекта HARP стал чтение SHARP (Проект сверхвысоких исследований, Super High Altitude Research Project). В 90-х годах прошлого века исследователи с Lawrence Livermore Lab провели демонстрацию запуска снарядов со скоростью 3 километров в не уходите (правда, не в высоту, а на земле). В конце концов ученые пришли к выводу, подобно как на строительство реального рабочего образца подобного артиллерия потребуется не менее 1 миллиарда долларов. Картину сгущал ещё раз и тот факт, что запланированной скорости полета снаряда в 7 километров в погоди ученым добиться не удалось.

Механические

Альтернативой электромагнитным и химическим пушкам могут исправлять должность механические. Правда пушками такие системы наименовывать не совсем корректно. Скорее сие своеобразные рогатки. Примером может находиться в услужении проект Slingatron компании HyperV Technologies Corp. Хозяйка система представляет собой спиралевидную полую в середке структуру. Помещенный внутрь спирали вещь получает ускорение за счет вращательных движений всей структуры вкруг фиксированной точки.

Теоретически «слингатрон» станет придать необходимое ускорение. Однако, словно указывают сами разработчики, система отнюдь не подойдет для запуска людей и больших грузов получай орбиту. Но данный способ был в силах бы использоваться для отправки в космическое пространство небольших грузов, вроде запасов воды, топлива и строительного материала.

Полноразмерный обличье слингатрона будет выглядеть примерно (до

Каким будет будущее на самом деле?

Предусмотреть, каким будет ответ на данный вопрос, – крайне сложно. Неожиданные технологические открытия и созданные ими эффекты могут навести к тому, что все рассматриваемые в данное время варианты безракетных космических запусков станут в Водан ряд эффективности. Сейчас это без- так, о чем можно убедиться что бы из сравнительной таблицы во здесь.

Взять хотя бы (внутренние технологии молекулярной сборки в качестве примера. Чисто только мы освоим эту сферу, нам с лишком не потребуется запускать ничего в вселенная. Мы просто будем ловить находящиеся в Солнечной системе астероиды и формировать из них (а точнее полезных материалов, содержащихся в них) однако что захотим прямо в космосе. Самое интересное, сколько прогресс в этом направлении виден сделано сегодня. Например, астронавту NASA Барри Уилмору точь в точь-то потребовался компактный разводной криница. Казалось бы, в чем проблема – поссать в ближайший магазин инструментов? Только во ближайшего магазина инструментов на оный момент рядом с Уилмором не было, эдак как астронавт находился на борту Международной космической станции! NASA вышло с положения изящно – отправило по электронной почте сверху МКС схему нужного ключа и предложила Уилмору своеобычно его распечатать на имеющемся держи борту 3D-принтере. Это лишь Вотан из примеров, показывающих, что в сравнительно скором времени нам вообще маловыгодный потребуется ничего запускать в космос. Любое будет создаваться уже на месте.

Что-что касается нужных ресурсов, то сие тоже перестанет быть проблемой. Астероидный корсаж полон необходимого материала: его выкид равен почти половине массы нашей Луны. Поздно ли-нибудь мы придем к тому, яко целый рой «Филы»-подобных космических зондов прямо будут высаживаться на очередном астероиде река метеорите и производить на них добычу полезных ископаемых. NASA хочет в 2020 году обитать первую подобную миссию. Планируется нагнать небольшой астероид, вывести его держи стабильную лунную орбиту и уже вслед за тем высадить на него астронавтов, которые смогут одолеть космический булыжник и даже собрать интересные образцы его грунта.

Разнос людей в космос – это другая загвоздка, особенно если учитывать, что в будущем планируется суброгация к массовой отправке людей в космос. Кое-какие из предложенных идей вроде космического лифта бесспорно могут сработать. Но только в фолиант случае, если речь идет малограмотный о покорении дальнего космоса. Поэтому в этом вопросе нам придется пока долгое время полагаться на традиционные реактивные ракетные запуски. Приманка идеи уже озвучиваются как получи государственном уровне, так и в частной сфере. Хоть опять же того же Элона Накладка со своим проектом колонизации Марса.

Вновь мы должны принять во участие тот факт, что человеческий протозоа на самом деле не рассчитан получи очень долгое пребывание в космосе. Посему до тех пор, пока пишущий эти строки не придем к эффективным технологиям, позволяющим строить искусственную гравитацию, частичным решением этой проблемы могут формы роботы. Роботов можно отправить в вселенная и удаленно управлять с Земли, используя дополненную alias виртуальную реальность.

Роботы имеют истинный шанс стать ключом к началу нашего освоения дальнего космоса. Совершенно возможно, в более удаленном будущем пишущий эти строки научимся оцифровывать свой мозг и обличать эту информацию в суперкомпьютеры на борту удаленных космических станций, идеже она будет загружаться в самые неодинаковые виды роботов-аватаров, с помощью которых наша сестра будем прокладывать свой путь к дальним космическим рубежам.

Источник