Доставка ракетного топлива с низких круговых орбит на высокоэнергетические эллиптические орбиты
Сегодня пришла таки копия решения (от 09.06.2014) о выдаче патента США на изобретение по заявке "Способ доставки грузов в космос и система его осуществления"
Таким образом, с учётом того, что в ЕС также выдается патент на тоже самое изобретение, и есть в наличии патенты Украины, Евразийского Союза и России, то при наличии толковой команды имеется реальный шанс сотворить типовую глобальную корпорацию в нетипичной сфере бизнеса. Что поделаешь - время такое, эпоха господства интернациональных корпораций. Надо соответствовать, иначе съедят монстры империализма... А пока надо начинать с малого: с простейших технических вариантов и малых инвестиций.
Это иллюстрации к совместной заявке на финансирование НИОКР по теме, возможность которой мы обсуждали недавно с некоторыми lj-френдами.
1. На низкую круговую орбиту выводится спутник-заправщик с запасом сырья для производства топлива.
2. Орбита заправщика синхронизирована с эллиптической орбитой спутника-коллектора, т.е. они периодически встречаются в перигее. В момент управляемой встречи, спутник-заправщик на пути спутника-коллектора формирует трек в виде струи. Скорость выброса струи - 30-100 м/с.
3. Трек перехватывается коллектором. Скорость перехвата около 1500 м/с.
4. Тормозные импульсы заправщика и коллектора компенсируется ракетными двигателями, использующими водород в качестве рабочего тела и тепловой аккумулятор, нагреваемый за счет солнечной энергии. Скорость истечения водорода - 7000-8000 м/с (с возможностью увеличения до 10000-12000 м/с)..
5. Сырьё, поступившее в коллектор, перерабатывается в ракетное топливо. На 10 кВт мощности производится до 10 тонн топлива в год.
6. Разгонные блоки, например, геопереходных бустеров, разгоняются до 1500 м/с и стыкуются с коллектором-накопителем в перигее для дозаправки.
7. Топливо в бустеры добавляется из расчета развития скорости около 2500 м/с в апогее геопереходной орбиты для вывода КА на ГСО. Цикл завершен. Процесс повторяется. Полезный результат - увеличение общей грузоподъемности используемых РН по сравнению с прямым выводом КА. Например, перенос порции сырья в коллектор с указанными параметрами, требует расхода рабочего тела в двигательной установке в размере не более 17% и не менее 11% от переносимой массы. Соответственно, выгодно уменьшать запас топлива бустера и увеличить массу его полезной нагрузки, т.к. необходимы запас топлива обеспечивает дозаправка.
8. В перспективе бустер заправляется топливом в объеме достаточном для торможения многоразового бустера после вывода КА на ГСО и после еще одной дозаправки перехода на исходную орбиту для приема нового геостационарного КА.
Рассмотренная схема позволяет использовать миниспутники в качестве коллекторов. Соответственно, первая стадия ОКР может быть проведена с минимальными затратами на испытания в космосе, например, в диапазоне от 100 до 500 тыс. долл..
Использование пары коллекторов-накопителей, увеличивает грузоподъемность бустеров по сравнению со схемой с одним спутником-коллектором.
Разгонный блок с КА тогда имеет запас топлива, необходимый что бы развить скорость 700-800 м/с вместо 1500 м/с. Соответственно, масса полезного груза бустера увеличивается.
Можно использовать и большее количество синхронизированных спутников-коллекторов: три, четыре и больше. Это, помимо, увеличения массы полезного груза бустера, приводит к уменьшению ударно-эрозионных нагрузок на приемное устройство коллектора, т.к. пропорционально сокращается скорость перехвата сырья в виде струи жидкости, снижается с 700-800 м/с до 350-400 и 170-200 м/с. Низкие скорости перехвата хороши так же тем, что от коллектора к коллектору можно передавать полуфабрикаты, например, гидразин-гидрат или, что еще лучше, готовое топливо, например, несимметричный диметилгидразин, и четырех окись азота (раздельно, разумеется).
В этом варианте, запуск КА на ГСО или на траекторию полета к Луне или Марсу, выглядел бы как старт с НОО с последующим посещением автоматических заправочных станций, которые обращаются по синхронизированным эллиптическим орбитам с различными апогейными высотами, но с общим перигеем.
Реализация такой схемы избавляет от необходимости разработки тяжелой РН, требующей инвестиций порядка 5-8 млрд. долл.
Коллекторы-миниспутники можно применить и для отработки приема сырья от суборбитальных КА-заправщиков на борт коллекторов, помещенных на НОО. Здесь удобно использовать схему подобную рассмотренной выше - суборбитальный КА при скорости меньшей на 1500 м/с скорости коллектора в перигее (на высоте 120-150 км), выбрасывает струю сырья, которая перехватывается коллектором. При отработки этого варианта, можно выйти на схему доставки сырья одноступенчатой многоразовой РН с меньшей стоимостью доставки сырья в космос. В последующем такая схема трансформируется в более эффективную, когда суборбитальный КА-заправщик имеет скорость меньшую скорости спутника-коллектора на 7000-8000 м/с.
Развитие проекта орбитального коллектора, которые обеспечивает многократное снижение цен не только на доставку топлива в космос, но и материалов для производства солнечных батарей и конструкций спутниковых солнечных электростанций, способно дать заказы на КСЭС общим объемом более 20 млрд. долл.
источник
Таким образом, с учётом того, что в ЕС также выдается патент на тоже самое изобретение, и есть в наличии патенты Украины, Евразийского Союза и России, то при наличии толковой команды имеется реальный шанс сотворить типовую глобальную корпорацию в нетипичной сфере бизнеса. Что поделаешь - время такое, эпоха господства интернациональных корпораций. Надо соответствовать, иначе съедят монстры империализма... А пока надо начинать с малого: с простейших технических вариантов и малых инвестиций.
Это иллюстрации к совместной заявке на финансирование НИОКР по теме, возможность которой мы обсуждали недавно с некоторыми lj-френдами.
1. На низкую круговую орбиту выводится спутник-заправщик с запасом сырья для производства топлива.
2. Орбита заправщика синхронизирована с эллиптической орбитой спутника-коллектора, т.е. они периодически встречаются в перигее. В момент управляемой встречи, спутник-заправщик на пути спутника-коллектора формирует трек в виде струи. Скорость выброса струи - 30-100 м/с.
3. Трек перехватывается коллектором. Скорость перехвата около 1500 м/с.
4. Тормозные импульсы заправщика и коллектора компенсируется ракетными двигателями, использующими водород в качестве рабочего тела и тепловой аккумулятор, нагреваемый за счет солнечной энергии. Скорость истечения водорода - 7000-8000 м/с (с возможностью увеличения до 10000-12000 м/с)..
5. Сырьё, поступившее в коллектор, перерабатывается в ракетное топливо. На 10 кВт мощности производится до 10 тонн топлива в год.
6. Разгонные блоки, например, геопереходных бустеров, разгоняются до 1500 м/с и стыкуются с коллектором-накопителем в перигее для дозаправки.
7. Топливо в бустеры добавляется из расчета развития скорости около 2500 м/с в апогее геопереходной орбиты для вывода КА на ГСО. Цикл завершен. Процесс повторяется. Полезный результат - увеличение общей грузоподъемности используемых РН по сравнению с прямым выводом КА. Например, перенос порции сырья в коллектор с указанными параметрами, требует расхода рабочего тела в двигательной установке в размере не более 17% и не менее 11% от переносимой массы. Соответственно, выгодно уменьшать запас топлива бустера и увеличить массу его полезной нагрузки, т.к. необходимы запас топлива обеспечивает дозаправка.
8. В перспективе бустер заправляется топливом в объеме достаточном для торможения многоразового бустера после вывода КА на ГСО и после еще одной дозаправки перехода на исходную орбиту для приема нового геостационарного КА.
Рассмотренная схема позволяет использовать миниспутники в качестве коллекторов. Соответственно, первая стадия ОКР может быть проведена с минимальными затратами на испытания в космосе, например, в диапазоне от 100 до 500 тыс. долл..
Использование пары коллекторов-накопителей, увеличивает грузоподъемность бустеров по сравнению со схемой с одним спутником-коллектором.
Разгонный блок с КА тогда имеет запас топлива, необходимый что бы развить скорость 700-800 м/с вместо 1500 м/с. Соответственно, масса полезного груза бустера увеличивается.
Можно использовать и большее количество синхронизированных спутников-коллекторов: три, четыре и больше. Это, помимо, увеличения массы полезного груза бустера, приводит к уменьшению ударно-эрозионных нагрузок на приемное устройство коллектора, т.к. пропорционально сокращается скорость перехвата сырья в виде струи жидкости, снижается с 700-800 м/с до 350-400 и 170-200 м/с. Низкие скорости перехвата хороши так же тем, что от коллектора к коллектору можно передавать полуфабрикаты, например, гидразин-гидрат или, что еще лучше, готовое топливо, например, несимметричный диметилгидразин, и четырех окись азота (раздельно, разумеется).
В этом варианте, запуск КА на ГСО или на траекторию полета к Луне или Марсу, выглядел бы как старт с НОО с последующим посещением автоматических заправочных станций, которые обращаются по синхронизированным эллиптическим орбитам с различными апогейными высотами, но с общим перигеем.
Реализация такой схемы избавляет от необходимости разработки тяжелой РН, требующей инвестиций порядка 5-8 млрд. долл.
Коллекторы-миниспутники можно применить и для отработки приема сырья от суборбитальных КА-заправщиков на борт коллекторов, помещенных на НОО. Здесь удобно использовать схему подобную рассмотренной выше - суборбитальный КА при скорости меньшей на 1500 м/с скорости коллектора в перигее (на высоте 120-150 км), выбрасывает струю сырья, которая перехватывается коллектором. При отработки этого варианта, можно выйти на схему доставки сырья одноступенчатой многоразовой РН с меньшей стоимостью доставки сырья в космос. В последующем такая схема трансформируется в более эффективную, когда суборбитальный КА-заправщик имеет скорость меньшую скорости спутника-коллектора на 7000-8000 м/с.
Развитие проекта орбитального коллектора, которые обеспечивает многократное снижение цен не только на доставку топлива в космос, но и материалов для производства солнечных батарей и конструкций спутниковых солнечных электростанций, способно дать заказы на КСЭС общим объемом более 20 млрд. долл.
источник