Space

Чи можна дістатися до космосу без великої ракети?

З тих пір, як люди почали виводити супутники наорбіту в 1950-х роках, ми покладаємося на великі, потужні ракети, здатні вирватися з чіпких лап гравітації Землі і потрапити в космос. Але у великих ракет є великий недолік: через них космічні запуски обходяться дорого. Запуск ракети-важкоатлета Space Launch System буде обходитися NASA в 1 мільярд доларів за кожен запуск. Куди більш демократичний запуск Falcon Heavy все одно обійдеться в 100-150 мільйонів доларів.

Однак протягом десятиліть візіонер шукали спосіб потрапити в космос, не покладаючись - по крайней мере, не повністю - на ракетну міць.

З повітря на орбіту

Один з альтернативних підходів, запуск з повітряна орбіту, можливо, прийде на зміну ракету. Stratolaunch, приватна космічна компанія, заснована співзасновником Microsoft Полом Алленом в 2011 році, мала амбітний план по розгортанню найбільшого в світі літака з розмахом крил 117 метрів. Літак начебто навіть був готовий, проте компанії довелося відмовитися від більшості своїх проектів.

За планом, літак повинен був виходити на висоту10 668 метрів і там виступати в ролі висотної пускової платформи для невеликих ракетних пристроїв. Після вивільнення їм не довелося б долати опір товстих нижніх шарів атмосфери, як це роблять наземні ракети, і вони попадали б на орбіту, не спалюючи занадто багато палива. У серпні 2018 року компанія показала чотири різних типи апаратів, включаючи багаторазовий космоплан, здатний перевозити вантажі або людей.

Virgin Orbit планувала використовуватимодифікований Boeing 747-400 в якості платформи для ракети LauncherOne, яка виводила б супутники на орбіту. У листопаді 2018 року відбувся перший тестовий політ ракети.

Піднесена пускова труба

Кілька інших, ще більш екзотичнихконцепцій, поки знаходяться на креслярської дошці. Джеймс Р. Пауелл, один з авторів концепції надпровідних двигунів-маглева для поїздів середини 60-х, і його колега з інженерних розробок Джордж Мейз протягом багатьох років виступали за застосування цієї технології для запуску космічних апаратів.

Замість стартового майданчика проект Startramпокладався б на масивну підняту пускову трубу. «Уявіть собі маглев в вакуумному тунелі», пояснює Пауелл. «Оскільки немає ніякого повітряного опору, що уповільнює апарат, і немає необхідності перевозити величезні обсяги палива на борту (як у випадку з ракетами), буде відносно легко досягти орбітальної швидкості в 30 000 кілометрів на годину або навіть більше. Коли пристрій виходить з тунелю на великій висоті (наприклад, на майданчику великої гори), воно буде рухатися так швидко, що фактично вилетить на орбіту, і невелика ракета допоможе скруглить її траєкторію. Ми також розробили кілька механізмів, які будуть зберігати вакуум в тунелі після запуску, тому його можна буде швидко використовувати для наступного пуску. Всі важливі компоненти системи Startram вже існують і добре вивчені ».

Пауелл вперше почав обмірковувати використаннянадпровідних маглева для запуску космічних апаратів після пропозиції колеги з NASA в 1992 році. Спершу він і Мейз розробили концепцію системи на 100 мільярдів доларів, що підходить для пілотованих космічних запусків, в якій труба буде підніматися за допомогою масивних надпровідних кабелів. Вони також розробили зменшену систему вантажних труб протяжністю 100 кілометрів, що піднімаються на висоту 4000 метрів на схил високої гори. Одна тільки ця система обійшлася б в 20 мільярдів доларів - однак це менше вартості розробки нової важкої ракети NASA.

Після завершення будівництва Startram зміг би перевозити 100000 тонн вантажів в космос щороку, у багато разів більше, ніж зараз несуть ракети, і виводити обладнання на низьку навколоземну орбіту за ціною близько 100 доларів за кілограм. Це в рази дешевше, ніж обходиться доставка вантажів в космос зараз.

«Найбільша технічна проблема - цевихідне вікно пусковий труби », говорить Пауелл. «Труба повинна залишатися в вакуумі, тому, коли транспортний засіб виходить з пускової труби під час запуску, ми повинні запобігти засмоктування повітря з атмосфери». Startram повинен утримувати повітря зовні, використовуючи парові форсунки для зниження тиску повітря за межами виходу і задіюючи магнітогідродинамічним вікно, яке буде використовувати сильне магнітне поле для безперервного усунення повітря.

космічний ліфт

Ще одна ідея, яку вже багато років, цебудівництво космічного ліфта. Ще в 2000 році на сайті NASA з'явилася стаття, що описує високу вежу поблизу екватора Землі, яка буде пов'язана кабелем із супутником на геостаціонарній орбіті в 35 786 кілометрах над рівнем моря і який буде виступати в якості противаги. Від чотирьох до шести ліфтових пристроїв на електромагнітах могли б переміщатися уздовж вежі і потрапляти на платформи на різних рівнях. Вихід в космос можна було б здійснити за п'ять годин - милуючись прекрасним видом.

Ця концепція сходить до 1895 року, коли російськавчений Костянтин Ціолковський запропонував побудувати «небесний замок», який буде кріпитися до спорудження, що нагадує Ейфелеву вежу в Парижі. З тих пір шанувальники ідеї продовжують пропагувати цю концепцію і навіть створили організацію «Міжнародний консорціум космічного ліфта», яка регулярно публікує різні технічні дослідження. Однак реалізація космічного ліфта потрапила під сумнів в 2016 році, коли китайські вчені опублікували роботу, в якій повідомили, що вуглецеві нанотрубки - матеріал, на який покладали великі надії і який міг би лягти в основу кабелю для космічного ліфта - уразливі до дефекту, який може значно зменшити їх міцність.

Як думаєте, чи вдасться нам одного разу відмовитися від ракет назовсім? Давайте обговоримо в нашому чаті в Телеграма.