Как только вы слышите словосочетание «полёты в космос», уверен, вы тут же представляете себе вертикальный взлёт на ракете-носителе.
Всем, кто интересуется космонавтикой, известно, что РН жутко неэффективны, так как бо́льшую часть энергии они расходуют в самом начале пути, преодолевая гравитацию планеты и нижние слои атмосферы.
Поняли это уже очень давно и проработки альтернативных систем велись практически на протяжении всей истории полётов в космос. Интересно тут, что многие эти разработки не так уж и фантастичны, а кое-какие уже даже воплощаются сегодня.
Пожалуй, первым, что приходит на ум, когда начинаешь рассуждать об альтернативах ракетам-носителям, это роман Жюля Верна «Из пушки на Луну». Не спешите закрывать статью – подобные проекты действительно разрабатывались, а некоторые проходят испытания прямо сейчас.
Если взять прошлый век, то во второй его половине в США велась разработка проекта HARP, в рамках которого осуществлялись попытки запуска различных объектов на орбиту вот прям при помощи пушки. С теми же целями рассматривались разнообразные рельсотроны, пушки Гаусса и разгонные устройства на магнитной подушке.
Те же китайцы совсем недавно представили проект космического транспортного средства, запускаемого, судя по всему, с помощью электромагнитной катапульты. После запуска, на определённой высоте, включается двигатель, с помощью которого транспортное средство выходит в суборбитальное пространство. Посадка осуществляется по «самолётному» типу.
У всех этих проектов вряд ли есть будущее. Как минимум, эти разгонные объекты должны быть очень большими, чтобы как можно дольше сообщать ускорение полезной нагрузке. Собственно, к ПН, которую предполагаюсь таким образом запускать, предъявлялись бы повышенные требования к отношении испытываемых перегрузок.
Тут мы подходим к проекту компании Spinlaunch, отчёт которой и привёл к тому, что появилась эта публикация.
Эта компания успешно провела первые испытания системы кинетического запуска. Концепция их пусковой установки решает проблему огромных размеров, о которой сказано выше. По сути, многокилометровый тоннель для разгона заменён на центрифугу, находящуюся в вакуумной камере в виде барабана.
Полезная нагрузка, упакованная в специальную капсулу, раскручивается и выпускается после набора требуемой скорости, пробивая на выходе специальную мембрану, с помощью которой удерживается вакуум в пусковой установке. Набор скорости происходит в течение нескольких часов, что нивелирует и недостаток с резкими большими перегрузками.
С помощью «маленькой» испытательной центрифуги компании Spinlaunch диаметром 33 метра был запущен тестовый снаряд длиной 3 метра, который, преодолев звуковой барьер, достиг высоты в несколько километров, собирая по пути необходимые данные. Система, по словам основателя стартапа, работала всего на 20% своей мощности.
100-метровая центрифуга, по заявлениям разработчиков, сможет обеспечивать скорость и высоту, сопоставимые с параметрами Falcon 9 после отделения первой ступени. Запускать таким образом предполагается спутники массой до 200 кг.
Проблем ещё много. Как минимум, компании требуется разработать защитные капсулы, в которых «вторая ступень» с выводимой ПН сможет выдержать безумные 10 000 G во время разгона и будет преодолевать плотные слои атмосферы. Тем не менее, в компании довольно оптимистично заявляют, что первые пуски в интересах частных заказчиков можно будет осуществлять уже в 2024 году.
Отдельно следует отметить, что работает установка исключительно на электроэнергии. С одной стороны, вот она — экологичность! С другой — электроэнергии требуется несколько мегаватт на каждый запуск, так что энергетический вопрос стои́т так же остро.
Как по мне, наличие гравитационного колодца материнской планеты приводит нас к единственному наиболее адекватному решению — космическому лифту (есть ещё, правда, вариант с космическим крюком, но это вариация одного и того же по сути). Суть заключается в создании специального троса с противовесом, по которому можно будет подняться до орбиты, не затрачивая огромное количество топлива на преодоление гравитации и атмосферы с помощью малоэффективных химических двигателей. Ну а стартовать аппараты будут уже с орбиты. Лифт и крюк отличаются лишь тем, что первый крепится к Земле, второй — нет.
Тут мы подходим к самому интересному
Очень часто можно услышать, что нет никакого смысла в полётах на Луну и создании на её поверхности базы. Так вот именно Луна будет идеальным полигоном для отработки технологий космических лифта и/или крюка (КЛ/КК). Отсутствие атмосферы и пониженная гравитация приводят к существенному упрощению конструкции КЛ/КК.
Да даже пусковые характеристики и конструкция установки от Spinlaunch значительно улучшаются, если разместить её на Луне. Элементарно, не потребуется искусственно создавать в ней вакуум.
Те же тросы КЛ/КК гораздо эффективней испытывать на Луне, так как там на них буду действовать значительно меньшие нагрузки. Более того, такой трос уже можно сделать из существующих материалов, так что дело за развёртыванием базы на Луне. Сюда же подтягивается необходимость разработки ядерных энергетических установок для обеспечения энергией всех этих лифтов, крюков и центрифуг. Как ни крути, но подобные проекты приведут исключительно к технологическому прогрессу, так что деньги на них точно будут потрачены не зря.
В итоге, Луна и правда может стать нашей стартовой площадкой в дальний космос, хоть многими эта идея и воспринимается крайне скептически. Ну а пока мы ждём энтузиастов, которые возьмутся за реализацию таких проектов, придётся продолжить летать в космос на гигантских бочках с топливом, подожжённых с одной стороны.
Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные тем
