КОСМИЧЕСКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ Переход от изучения космоса к его освоению станет возможным при создании эффективных носителей, а также мощных источников энергии космического базирования. Перспективен многоразовый суборбитальный самолёт-носитель. Кабина для суборбитальных космических туристов 1 2 3 1 4 5 6 1 – турбореактивный двигатель (ТРД); 2 – обтекатель; 3 – полезный груз, выводимый на орбиту; 4 – разгонный блок; 5 – бак жидкого кислорода (в нём центр тяжести при взлёте и заправке в воздухе); 6 – бак жидкого водорода (разделён на отсеки). Взлёт горизонтальный на керосине. Переключение на водород происходит после заправки в воздухе жидким кислородом от самолёта-заправщика. Кислород поступает в верхнюю ступень компрессора, где смешивается с воздухом. Лопатки турбины охлаждаются водородом. Этим достигается высокая мощность ТРД. На гиперзвуке лопатки первой ступени компрессора поворачиваются ребром к потоку воздуха. В верхней ступени воздух тормозится и сжимается, охлаждаемый жидким кислородом. На большой высоте кислород подаётся непосредственно в камеру сгорания, которая запирается на входе. Лопатки турбины поворачиваются ребром к потоку газа. На максимальной высоте, около 100 км, открываются лепестки обтекателя 2. Связка 3 и 4 выталкивается воздухом, или силой инерции при работающих ТРД, и летит на орбиту. Самолёт-носитель падает в плотные слои атмосферы, планирует и совершает посадку как обычный самолёт. После заправки керосином самостоятельно возвращается на базу. С негабаритными грузами справится тяжёлая РН из шести боковых ускорителей и одного центрального. Вариации полезной нагрузки компенсируются количеством топлива в ускорителях. Существенная разница в массе полезного груза компенсируются длиной ускорителей. Режим ускорения в идеале трёхступенчатый. 1 – я ступень 2 – я ступень 3 – я ступень Для быстрого набора высоты в условиях земной гравитации последовательность включений и отключений ускорителей будет другой. Первые четыре ускорителя многоразовые Их внешняя поверхность покрыта слоем теплозащитной краски. Перед возвращением в плотные слои атмосферы каждый ускоритель раскручивается ракетными двигателями вокруг своей продольной оси. Вращение равномерно распределяет тепловую нагрузку по всей поверхности ускорителя. К тому же остатки топлива под действием центробежной силы растекаются тонким слоем по внутренней поверхности баков и охлаждают их изнутри за счёт испарения части топлива. Когда скорость падения уменьшится до расчётной величины, ракетные двигатели останавливают вращение, а затем гасят остатки скорости. Ускоритель зависает в заданной точке пространства, где его уже будет ждать тяжёлый вертолёт. Манипулятор вертолёта за считанные секунды захватывает ускоритель (стыкуется с его носом). Вертолёт транспортирует ускоритель на космодром. Центральный ускоритель можно выводить на низкую околоземную орбиту вместе с полезным грузом. Межорбитальный ядерный буксир доставит ускоритель к Луне в первую точку Лагранжа, как сырьё для космической стройки. В отдалённой перспективе космические перевозки обеспечит корабль с внешним источником энергии, толкаемый магнитным полем от пучка положительно заряженной плазмы. Магнитная сила тяги в ньютонах , где I – электрический ток; R – радиус трубообразного пучка электронов; r – радиус центрального пучка заряженной плазмы. Ток I в квадрате поэтому выгодно применять импульсный режим. Например, средний ток импульсов десять миллионов ампер. Амплитуда импульсов сто миллионов ампер. Тогда сила тяги в тоннах порядка 100000. R Источник энергии – космическая АЭС. В ней 1 – ядерный реактор, 2 – турбина, 3 – радиатор, 4 – конденсатор, 5 – котёл, 6 и 7 – компрессор и детандер теплового насоса. Конденсация водорода тепловым насосом (его рабочее тело гелий) позволяет иметь компактный горячий радиатор, эффективно работающий при любой ориентации к Солнцу. К тому же, он повышает КПД тепловой машины за счёт уменьшения температуры Т2 в формуле . 2 3 1 Простым соединением космических АЭС 6 можно создать орбитальную электростанцию любой мощности. 5 4 Соединённые между собой радиаторы дадут каркас большой СВЧ-антенны для 7 передачи энергии на Землю. Одна антенна на орбите может обслуживать несколько антенн на Земле. Сила отдачи от излучения компенсируется расположением космической АЭС внутри геостационарной орбиты с сохранением суточного периода её обращения вокруг Земли. Приёмные антенны, плавающие в океане, позволят производить метан в промышленных масштабах из морской воды и атмосферного углекислого газа. Это будет чистая энергетика с круговоротом двуокиси углерода. Для строительства космических электростанций понадобятся лунные материалы. Стройка развернётся между Землёй и Луной вокруг первой точки Лагранжа. Полёт с Земли на Луну имеет много вариантов. Например, на низкую орбиту выводится бак с горючим. Межорбитальный буксир доставляет его к Луне в точку Лагранжа. Вторая ракета-носитель выводит космический корабль с разгонным блоком. Эта связка тоже летит в точку Лагранжа. Туда же с Луны прибывает челнок. После заправки челнока горючим люди совершают посадку на Луну. Заправка лунным кислородом позволит челноку вернуться с Луны в точку Лагранжа, где людей будет ждать корабль. От солнечных вспышек в полёте к Марсу людей защитит электромагнитное поле следующей конфигурации. Солнечный ветер Жилые модули, которые прибудут к Марсу, смогут укрыться от космических лучей в туннелях, вырытых в недрах Фобоса или Деймоса. Вещество этих астероидов пойдёт на строительство космических АЭС на ареостационарной орбите. Это создаст условия для колонизации Марса. Вокруг больших астероидов, в том числе пересекающих орбиту Земли, возникнут обитаемые колонии в виде скопления космических городов. В таких сооружениях, свободно плавающих в пространстве, искусственная сила тяжести – маловероятна. Скорее люди приспособятся к невесомости. Поэтому оптимальная форма космического города представляется в виде слоёного шара. Несколько городов могут соединяться в «молекулу». 1 – Слой агрегатов 2 – Слой астероидного вещества 3 – Жилые объёмы Линейная «молекула», способная к обновлению. Она демонтируется с одного конца и строится с другого. Колония сможет корректировать орбиту своего астероида. Диск её космических городов сможет ускоряться миллионами электрических ракетных двигателей. Сила гравитации F ускорит астероид. Так решится проблема защиты Земли от больших астероидов. F