ДЛЯ ЧЕГО НАМ НУЖНЫ БАЗЫ В ОКРЕСТНОСТЯХ ЮПИТЕРА?
Продолжаем рассмотрение темы о пользе кинето-реактивного прямоточника для развития космонавтики.
Напомню, что прямоточный кинетический движок имеет две версии работы. В одном варианте, он как парусный корабль ловит попутный ветер в виде гиперзвукового потока инопланетного вещества и выходит с Земли на орбиту. В другом варианте, он как продвинутый парусник может идти против ветра, то есть может разгоняться взаимодействуя со встречным потоком вещества, направляемого ему на встречу с инопланетных, астероидных и лунной баз.
Работа по созданию потоков рабочего тела для разгона кораблей с кинето-реактивными двигателями минимальна - если в качестве сырьевой базы использовать астероиды из группы астероидов сближающимися с Землей, то при затратах импульса от 50 до 500 м/с, со многих астероидных баз в сторону Земли могут посылаться грузовые аппараты, которые у Земли, на высотах в диапазоне 100-200 км, будут иметь скорость 12000 м/с. На этой скорости груз используется для образования пропеллентных (разгонных) потоков, разгоняющих суборбитальные аппараты до 8000-9000 м/с. Выход энергии в околоземном пространстве от 500 до 50 тыс. раз превышает затраты на отправку рабочего тела на астероидных базах. По сути дела здесь для нужд космонавтики используется запасы механической энергии небесных тел. Используются почти даром, с минимальными издержками, что удешевит и упростит космические путешествия и колонизацию Солнечной системы. Если пользоваться историческими аналогиями, то космонавтика, заменяя термохимические ракеты на корабли с кинетическими прямоточниками вступает в период аналогичный важному периоду развития мореходства: переходу от гребных судов к парусному флоту (привет галерным рабам!).
Использование механической энергии спутниковых систем планет-гигантов открывает новые возможности в достижении высоких скоростей межпланетных кораблей. Чем больше масса планеты, тем большую скорость можно придать космическим аппаратам, разгон которых осуществляется пропеллентными потоками, генерируемых автоматическими базами на спутниках планет-гигантов. Юпитер здесь вне конкуренции: вторая космическая скорость у его условной поверхности достигает почти 60 км/с.
Космический аппарат, использующий для разгона встречный поток вещества от его спутников, при отношении начальной массы к конечной массе порядка 10, способен разогнаться в перицентре почти до 200 км/с. Многоступенчатый бустер способен достичь еще больших скоростей.
Конкретно разгон осуществляется так: корабль отправляется со станции, расположенной на сильно вытянутой эллиптической орбите, с таким расчетом, что бы он в перицентре орбиты встретился с тросом из рабочего вещества (для его прямоточного двигателя), который доставляется другим кораблем, летящим на встречу, отправляемым с аналогичной орбитальной станции, обращающейся по ретроградной орбите. На участке разгона корабля, относительная скорость входа троса в прямоточный двигатель на первом этапе разгона достигает 119 км/с. В конце разгона относительная скорость увеличивается т.к. возрастает и скорость корабля. Предварительные расчеты показывают, что при конечной массе корабля 10-9 процентов от начальной и КПД равном 0,87, скорость корабля в перицентре достигнет 183-191 км/с. При выходе из сферы действия Юпитера, скорость уменьшится, но её величина будет по прежнему оставаться настолько значительной, что открывается путь скоростных перелетов к другим планетам-гигантам, к поясу Койпера и далее к облаку Оорта. Число известных объектов пояса Койпера превысило тысячу, и предполагается, что есть ещё более 70 000 объектов с диаметром более 100 км. Каждому государству Земли уже сегодня можно выделить пяток таких планетоподобных объектов.
Забегая вперед, замечу, что проблема торможения корабля с экипажем или с исследовательскими автоматами, на конечной станции, так сказать, решается созданием тормозного трека (группы треков) на его конечном пути. Для чего потребуются соответствующие орбитальные станции возле карликовых планет и небесных тел пояса Койпера. До создания станций, использующих сырье этих тел, возможна более сложная схема торможения, которая предполагает использование двух-трех кораблей, имеющих различия по скорости при полете по общей траектории. Вспомогательный корабль, летящий впереди основного с меньшей скоростью, использует кинетическую энергию троса (второго корабля), который его догоняет для ещё большего торможения. После достижения нужного замедления, корабль из бортовых запасов формирует другой трос, который теперь используется для торможения второго корабля. Таким образом, за короткое время могут быть доставлены первые станции торможения. Эти станции опираются на местные ресурсы и потому более просты и эффективны.
Понятно, что от Юпитера с гиперкосмическими скоростями корабли можно отправлять не только во внешний дальний космос, но и во внутреннюю область Солнечной системы, к Марсу, Земле, Венере, Меркурию. Если корабли несут материал для формирования разгонных треков, то для запуска кораблей с Земли и других внутренних планет могут использоваться пропеллентные потоки, имеющие скорость порядка 100 км/с. Эти потоки могут быть как догоняющими планеты, так и встречными. Для Меркурия, таким образом, значение относительной скорости встречного потока может превышать 150 км/с [что обеспечит разгон меркурианского корабля до 200-250 км/с]. Заметим попутно, что при таких параметрах, в прямоточном двигателе, могут создаваться условия для термоядерной реакции, что в последующем может быть использовано для повышения тяги прямоточных двигателей, при соответствующей доработки их конструкции.
Поток рабочего тела от юпитерианских станций можно направить в зону ниже меркурианской орбиты, например, в перигелий орбиты корабля (типа Solar Probe с Vmax=200 km/s), движущегося на встречу потоку. В этом случае возможно достижение относительной скорости поглощения пропеллентного потока порядка 300-400 км/с что обеспечивает условия для разгона корабля до 500-600 км/с даже без использования термоядерной энергии.
Конечно, до кинето-термоядерных прямоточников еще далеко, да и нет пока особой необходимости в них по причине реальной достижимости гиперкосмических скоростей более простым способом использования прямоточных двигателей. Используя пропеллентные потоки, подаваемые к Земле с разных сторон от станций Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, простые суборбитальные аппараты могут стартовать с Земли и уходить в дальний космос со скоростями выхода из сферы действия Земли 30-100 км/с. Колонизация всеми любимого Марса тогда не проблема - перелет сокращается до 9-30 суток . Солнечная система станет полностью доступна для освоения. Не надо ждать героев-изобретателей с чудо-проектами гравицап. Довольно мечтать. Пора слазить с печи и начинать осваивать космос. Все условия для этого уже есть. Вы хотите такого настоящего?
P.S. Сторонники индустриализации и колонизации Солнечной системы молчат - ждут, как я понимаю, открытия антигравитации и изобретения гравицапы. Ну, ну ...
P.P.S. Космолётчики отмалчиваются, готовятся к командировке на выставку МАКС 2013, а вот "троли" набежали. Доказывают, буратины безграмотные, что межпланетные космические аппараты летать не могут - им, бля, солнечный ветер мешает. Понятно, что народ забавляется, хочет в клоунов поиграть - на работе ведь под контролем злых манагеров особо не забалуешь! А здесь позубоскалил и завтра с новыми силами опять прибавочную стоимость Хозяину в баблос отливать. Успеха, труженики вы наши.
UPD. Анимация для ленивых юзеров
Click to view.
Продолжение здесь.