Михаилу на заметку: прямоточный двигатель как основа газодинамического лазера плюс кинетический ПВРД
ГДЛ РД0600. Газодинамический лазер.
Назначение
Непрерывный газодинамический бортовой космический СО2 - лазер РД0600, работающий на газообразных компонентах топлива.
ГДЛ РД0600 прошел полный цикл стендовой отработки.
Основные параметры
Мощность излучения, кВт
100
Компоненты топлива:
окислитель
горючее
балласт
воздух
газообразная окись углерода
газообразный азот
Масса ГДЛ, кг
750
Габариты двигателя, мм
высота
длина
ширина
680
1820
2140
Источник.
Михаил предложил использовать кинетическую энергию малых небесных тел (астероидов и/или комет) для генерации в атмосфере планет, например, Венеры, лазерного излучения (астероид с ГДЛ пролетает сквозь верхний слой атмосферы Венеры). Тема интересная, особенно учитывая возможность использования земной атмосферы (в азотно-углекислотных ГДЛ), поэтому даю ссылку на аналоги и прототипы (КБ Химавтоматики).
Земля имеет хороший источник внеземного вещества в виде Луны, кинетическая энергия которого на границе земной атмосферы составляет около 50 МДж/кг. КА с балластом из лунного реголита с ГДЛ на борту может эффективно использоваться для создания потоков непрерывного излучения, направленных в сторону околоземного пространства или поверхность Земли (вдоль траектории полета КА в верхних слоях атмосферы). В частности, вдоль атмосферной трассы КА можно создать цепь из станций фотоэлектрических преобразователей (или электростанций на основе тепловых приёмников-аккумуляторов лазерного излучения). В этом же варианте могут использоваться промежуточные зеркала на НОО. КА, использующие кинетическую энергию лунного вещества для генерации лазерного излучения, могут иметь аэродинамическое качество (профилированный корпус или крылья) для длительного движения на границе атмосферы со скоростью в 1,4 раза превышающей местную круговую скорость. Крылатые КА с ГДЛ могут совершать полный облет Земли.
Достоинства и недостатки такой системы, использующей запасы механической энергии системы "Земля-Луна" еще предстоит изучить. Но, уже понятны такие достоинства системы как мощность, не имеющая видимых практических пределов. Интересна так же возможность передачи энергии с орбиты на Землю по коротким путям, порядка 100-1000 км (перпендикулярно к поверхности планеты и под углом), которая не требует приемных устройств лазерного излучения большой площади, что необходимо при дистанциях порядка 36 тыс. км (ГСО) или до 400 тыс. км (Луна), стандартных для известных проектов КСЭС.
В вариантах передачи излучения в космос группировкой КА на НОО, потоки электромагнитного излучения могут использоваться и как средство подвода энергии к лазерным реактивным двигателям космических аппаратов (а также самолетов) и как средство воздействия на опасные астероиды для их отклонения посредством испарения поверхности направленным излучением и создания таким образом необходимой реактивной тяги. КПД ГДЛ около 1 процента, но кинетическая энергия по сути даровая, а удельная мощность ГДЛ очень высокая. При протекании потока воздуха до 2 кг/с через прямоточный ГДЛ, мощность излучения составит 1 МВт. Группировка таких микро-КА способна генерировать излучение более 1 ГВт. Космос становится ближе, космос становится живее.
.
UPD 1. Для тех кто не в теме и далек от элементарного домысливания технических деталей, очевидных для специалистов, сообщаем, что КА с ГДЛ курсируют по маршруту "Луна-Земля". В окололунной области они загружаются реголитом, поднятым КА-накопителями. Затем уходят к Земле и входят в верхние слои атмосферы со скоростью около 11 км/с. Затем, благодаря аэродинамическому качеству движутся по окружности вокруг Земли, пропуская через ПВРД-ГДЛ воздух и генерируя лазерное излучение в заданном направлении. После гашения избытка скорости, КА переходят на более высокую круговую орбиту и разгружаются: порция реголита передается на орбитальную перерабатывающую станцию. Пустые КА поднимаются к Луне, где загружаются новой порцией реголита и процесс повторяется. Возможны модификации работы системы.Такой способ энергоснабжения наземных потребителей будет оправданным и эффективным до тех пор, пока в околоземном пространстве не появятся КСЭС, основанные на преобразовании солнечного излучения.
Станция или группа станций с ПВРД-ГДЛ при пропускной способности 40 тонн воздуха в секунду, будет иметь мощность 2 ТВт. Это равно мощности всех электростанций планеты. Однако, с учетом однопроцентного КПД, мощность лазерного излучения составит 200 ГВт. Нормальная величина для запитки РН с лазерным реактивным двигателем. Кстати, такая же система возле Юпитера для генерации излучения той же мощности потребует протекания через ГДЛ всего 1,1 тонны в секунду водородно-гелиевой атмосферы.
UPD 2. Другой модификацией КА-генераторов лазерного излучения за счет энергии системы "Земля-Луны" будет система основанная на КА с прямоточным кинетическим двигателем, который вместо атмосферы Земли использует встречный поток вещества, например, в виде корда. Такая система может использовать такой набор веществ, который отсутствует в атмосфере нашей планеты, что упрощает в ряде случаев процедуру генерации лазерного излучения рассматриваемым способом. Кроме того, КА-генераторы излучения такого типа могут размещаться на орбитах, высота которых значительно больше 100 км, что упрощает реализацию некоторых процессов. Изучение всех вариантов позволит выбрать оптимальный или их разумную комбинацию.
Внеатмосферные КА-генераторы излучения на базе кинетического
прямоточного реактивного двигателя (генерируемый луч не показан).
UPD 3 от 19 августа 2014. Спутника Марса - наиболее интересные источники энергии для приведения в действие ГДЛ, а атмосфера Марса, образованная СО2, так же удобна для работы ГДЛ. Масса Деймоса 1,48·1015 кг, что при использовании половины запасенной энергии в веществе марсианского спутника даёт около 9·1021 Дж. Этого запаса механической энергии хватит марсианской индустрии на 4,7 млрд. лет, если мощность потребления составит 2 ТВт, как у современной земной цивилизации при производстве электроэнергии. Если же запас энергии Деймоса трансформировать непосредственно в световое излучение газодинамических лазеров (кпд 0,01%), то время непрерывной работы будет тоже достаточно длительным - 50 млн. лет. .