Что нужно, чтобы собрать супер-ультра-мегакрутой космический корабль?

Ответить
Ответить
Комментировать
2
Подписаться
1
1 ответ
Поделиться

Давайте не будем заглядывать в далекое будущее с его межзвездными кораблями, и подумаем, что нам нужно для передвижения в пределах нашей родной Солнечной системы. 

На сегодняшний момент наши корабли в основном передвигаются с использованием реактивных двигателей на химическом топливе. Проблема с такими двигателями в том, что их теоретический предел эффективности практически достигнут. Но для вывода грузов на орбиту пока нет и не предвидится какой-либо альтернативы. Для путешествий с орбиты можно использовать другие виды двигателей, например ионные. Они имеют ряд преимуществ, но и полны недостатков. Преимущества - они могут работать долго, месяцами и даже годами, хотя и при низкой тяге, и могут развивать бОльшую конечную скорость корабля. В то время как вывод на низкую опорную орбиту полезной нагрузки массой  7,1 тонны с помощью Ракеты-носителя «Союз» (11A511)  осуществляется всего за 15 минут, при этом сжигается 273 тонны топлива при стартовой массе всего корабля 307,65 тонн. 

Итак, для успешного освоения нашей звездной системы нам нужно решить две первостепенные задачи: Новые эффективные двигатели и источник энергии для этих двигателей.

Проблема с двигателями связана с принципом реактивного движения, основанном на третьем законе Ньютона и законе сохранения импульса. В вакууме кораблю не от чего отталкиваться или опираться, как например самолету - от воздуха, лодке - от воды или колесу - от дороги. Что бы начать двигаться, нужно что-то от себя оттолкнуть. Чем больше масса и скорость предмета при отталкивании, тем быстрее вы будете двигаться в противоположную сторону. Для повышения КПД имеет смысл отталкивать небольшую массу с максимально большой скоростью. Роль такой массы в ракетах на химическом топливе играет реактивная струя - поток продуктов горения с высокой температурой и, соответственно, с высокой скоростью. Вот тут инженеры уже приблизились с теоретическому пределу для химических двигателей - их эффективность можно увеличить максимум на треть, максимальная скорость истечения газов практически достигнута. Просто увеличивать линейные размеры двигателя тоже не просто - непропорционально растет масса и сложность двигателя, падает его надежность.

В этом плане хороши ионные двигатели. В них молекулы инертного газа разгоняются до огромных скоростей с помощью электромагнитного поля и выбрасываются наружу. Соответственно, удельный импульс на грамм расходуемого рабочего тела у них гораздо выше, чем у химического двигателя, но тяга в единицу времени гораздо меньше. Зато ионники пока находятся в начале пути разработки, и им есть куда расти в плане мощности, экономичности и развиваемой скорости.

Итак, для быстрого передвижения в космосе нам нужно рабочее тело для двигателя, которое будет отбрасываться от корабля с максимально возможной скоростью. Максимальной скоростью обладают фотоны света, поэтому возможен двигатель на фотонной тяге. Грубо говоря, это огромное зеркало, на которое направляется поток электромагнитного излучения. Для создания корабля на такой тяге нам нужно абсолютное зеркало с абсолютной прочностью, и источник энергии, например, термоядерный реактор или реактор на аннигиляции антивещества. Или мощная лазерная установка на Луне или орбите Земли, разгоняющий парус удаляющегося космического корабля. Возможно использования солнечного ветра и огромных парусов. Но в космосе важно не только разогнаться, нужно  и затормозить, причем на торможение тратится столько же энергии, что и на разгон.... 

Есть варианты гравитационного маневра, когда корабль разгоняется за счет пролета мимо другой планеты, но такие полеты длятся годами, требуют точных расчетов и возможны только в определенные временные промежутки.

14
-5

Как интересно! Пиши ещё (:

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью