За последние полвека в космонавтике не была внедрена ни одна новая технология, которая изменила бы способ доставки грузов на околоземную орбиту. Те же ракеты пятидесятых годов прошлого века, с незначительными изменениями, используются для вывода в космос грузов, спутников и пилотируемых космических кораблей, в то время как в других областях техники технологии меняются в соответствии с законами развития технических систем (более подробно можно посмотреть в ТРИЗ — теории решения изобретательских задач).Давайте попробуем применить несколько законов, по которым развиваются технические системы, к платформе для запуска грузов на околоземную орбиту.
В вепольном анализе ТРИЗ есть аббревиатура МаТХЭМ — взаимодействие компонентов системы с помощью полей (Механических, акустических, Тепловых, Химических, Электрических, Магнитных) — при этом порядок расположения букв в слове МАТХЭМ не случаен, поля расположены в порядке возрастания их эффективности. Например, мы видим такое изменение полей в развитии рельсового транспорта — от вагона на конной тяге (механическое поле) до паровоза (тепловое поле), от дизельного тепловоза (химическое поле) до электровоза (электромагнитное поле).
Таким образом, современные ракеты стоят на одном уровне с дизельными тепловозами. Что дальше?
Напрашивается вывод, что наиболее эффективным методом доставки грузов на орбиту является электромагнитный трамвай, который по «рельсам» поднимается на орбиту. Такие проекты известны, и, возможно, реализуемы — например, StarTram (магнитно-левитирующий поезд), космический лифт или многокилометровые надувные башни типа ThothX.
Что есть общего у всех этих систем? Они статичны. Поэтому следующий шаг в теории решения изобретательских задач — переход от «статики» к «динамике» и дробление системы на более мелкие части.
Что при этом получается? Есть несколько частей системы, осуществляющей доставку грузов на орбиту, каждая часть использует электромагнитное взаимодействие с космическим аппаратом для выведения его на околоземную орбиту.
Рассмотрим наземную часть системы. Скорее всего, это труба или рельсы (или рельсы в трубе), с помощью которых выводимому грузу сообщается начальная скорость. Несложные расчеты показывают, что при приемлемом для человека ускорении 3-4 g и конечной скорости менее 2 км/с конструкция будет иметь габариты порядка 10-20 км. Разделив эту наземную систему на множество модулей, будем иметь, например, такую конструкцию: несколько десятков соединенных между собой дирижаблей / баллонов с горячим воздухом или легким газом, внутри которых проложена труба для начального разгона выводимого груза или космического аппарата. Перед запуском дирижабли поднимаются в воздух и стыкуются между собой, образуя «трубу» для разгона с помощью сил электромагнитного взаимодействия. Возможно, часть энергии можно будет брать из атмосферы за счет разности потенциалов между поверхностью Земли и нижних слоев атмосферы?
При выходе из трубы наш аппарат будет иметь скорость порядка 2 км/с, достаточного для взлета по баллистической траектории до высот выше 100-200 км. Что дальше? А дальше наш аппарат попадает в другую трубу / или желоб / или рельсоподобную конструкцию, которая движется на низкой околоземной орбите. Это также длинная конструкция, несколько километров (десятков километров?), имеющая первую космическую скорость, и наш аппарат начинает тормозить об эту конструкцию, опять-таки с помощью электромагнитного взаимодействия. Происходит процесс, аналогичный движению поезда на магнитной подвеске, только в нашем случае рельсы (путь) имеют скорость порядка 8 км/с, а аппарат относительно Земли движется со скоростью, близкой к нулю – находится в высшей точке траектории.
Эта орбитальная конструкция (назовем ее Драконом) – это постоянно движущаяся на низкой околоземной орбите конструкция – периодически использует ионные / электрические двигатели для компенсации потерь скорости, которые возникают в результате разгона выводимых на орбиту аппаратов и грузов. Возможно, потребуется построить несколько Драконов – они последовательно, один за другим, будут работать для разгона космических аппаратов до орбитальной скорости. Они могут быть зигзагообразной формы, чтобы придавать аппарату не только горизонтальную, но и вертикальную составляющую скорости. Драконы в дополнение к своей основной работе могут быть использованы как место для размещения ретрансляторов, выполняя миссию спутников связи / наблюдения.
Кроме этого, Драконы должны постоянно сопротивляться торможению атмосферы – а она есть, даже на таких больших высотах. Для этого, как уже было сказано, служат электроракетные двигатели в передней части Драконов. Где брать энергию и рабочее вещество для этих двигателей? Конечно, энергию нужно накапливать с помощью аккумуляторов и солнечных панелей, которыми покрыта поверхность (и, возможно, «крылья») Драконов. А рабочее вещество добывать из окружающей среды путем «ныряния» в атмосферу планеты. Наверное, это будет очень интересно – наблюдать за огнедышащими Драконами в ночном звездном небе.
Таким образом, построена концепция платформы для выведения полезных грузов и аппаратов на околоземную орбиту, отличающаяся многоразовостью (даже можно сказать, постоянством) использования и согласованная с теорией развития технических систем.
Комментарии (57)
cyberly
05.01.2017 03:52+3Так а это… там наверху (10-20 км) скорость ветра 100-300 км/час… Мне кажется, «труба», если ее не вообще не оторвет, будет в верхней части идти параллельно земле. Кроме того, ее конец наверняка будет колбасить из стороны в сторону (и я не понимаю, как вообще куда-то попасть вылетевшим из нее объектом), а саму трубу — гнуть (и поперечная перегрузка на 2 км/с, при неудачном стечении обстоятельств, может быть сильно больше упомянутых 3-4g)
tigerm1
05.01.2017 05:41-3Спасибо за комментарий. Наземная часть, как было указано, состоит из отдельных модулей, и это не просто баллоны с участком трубы внутри. Чтобы обеспечить собираемость перед серией запусков / разбираемость после запусков, каждый модуль должен иметь авиационные двигатели для регуляции положения в пространстве и проведения маневров по стыковке / расстыковке. Эти же двигатели, при необходимости, используются для компенсации ветровой нагрузки. Кроме этого, на больших высотах давление ветра меньше, даже при большой скорости.
Также должна быть разработана информационная система для поддержания наземной части в стабильном состоянии (датчики, система управления двигателями и т.п.). Это, кстати, еще один из законов ТРИЗ: необходимым условием принципиальной жизнеспособности системы является сквозной проход энергии и информации по всем частям системы.
Таким образом, наземная часть будет собираться на несколько дней перед запусками, а затем разбираться для проведения техобслуживания / ремонта и дозаправки модулей.tigerm1
05.01.2017 05:47-2Дополнительную информацию можно посмотреть в проекте Airlander — Hybrid Air Vehicles.
Garbus
05.01.2017 07:35+1Сборка/разборка и ремонт всего этого, будут как бы не дороже чем склепать и запустить «дешевую» одноразовую ракету. Думаю сделать 10 километровую жесткую «рельсу», вполне можно и сейчас. Только разгон до приличной скорости в атмосфере вызывает множество проблем, решая которые опять снижаем массу полезной нагрузки.
tigerm1
05.01.2017 08:16-3Описанная система предлагается для вывода на орбиту аппаратов / грузов (размером со средний автомобиль) в массовом порядке — десятки запусков в течение суток. Предполагаю, стоимость одноразовых ракет и топлива будет соизмерима или больше стоимости нескольких десятков многоразовых дирижаблей. Это бестопливная (в случае использования электрических двигателей для дирижаблей) безракетная система, с отсутствием сжигания топлива в атмосфере. После сборки электрическая энергия для поддержания наземной платформы в устойчивом состоянии может подаваться с земли.
Разгон с поверхности до высот 10-20 км осуществляется в безвоздушном пространстве (внутри трубы). При выходе из трубы аппарат, конечно, будет испытывать воздействие атмосферы, но это решаемо, смотрите StarTram проект.
Кроме этого, данная система (орбитальная часть) позволит частным компаниям осуществлять доразгон своих аппаратов до орбитальной скорости, даже если используются многоразовые ракеты типа Blue Origin или «самолетный старт» Virgin Galactic.Garbus
05.01.2017 09:20+2Десятки запусков? Это больше на шутку похоже. Даже для жесткого ускорителя (на склоне горы), это будет фантастический результат. Только загрузка, тестирование и вакуумирование системы будут занимать приличное время и 2-3 запуска в сутки были бы настоящим успехом.
К тому-же жрать энергии, гелия и причих расходников такая система будет очень прилично. Причем не только в момент запуска, а все время, чтоб дирижабль не унесло ветром вместе с трубой.
Мне вообще кажется наиболее перспективным морской или воздушный пуск с теж же дирижаблей. Во всяком случае с нынешними технологиями.
vintage
05.01.2017 09:19+2Триз позволяет спроектировать космоическую программу без единой формулы? Где про неё подробней цочитать?
ryzhkov_a_i
05.01.2017 09:28-2В ТРИЗ есть «принцип совмещения конкурирующих систем», если я правильно помню. Почему вы не рассматриваете замену первой ступени ракеты — рельсотроном хоть 20-ти хоть 50-ти километровой длины, а по достижению верхних слоёв атмосферы — такой снаряд включал бы обычные химические двигатели. Стыковка с «драконом» — это такая «матрёшка», которая отпугнёт всех. Вас, собственно, сильно заминусовали, несмотря на призывы отключить инерцию мышления.
Идея с «драконом» — интересна, но, как в начале своей статьи, вы подбирали аналогии из развития транспорта, найдите аналог «дракона», может это поможет аудитории воспринять вашу идею.
qbertych
05.01.2017 23:39+1А знаете, почему ТРИЗ несостоятелен? Да потому что никто из его адептов не способен внятно изложить ни основную идею ТРИЗа, ни даже свои собственные мысли.
tigerm1
06.01.2017 03:02-3Для ryzhkov_a_i:
Ок, спасибо за поддержку. Могу предложить следующее.
Раньше посадка сверхзвуковых самолетов на авианесущий крейсер тоже казалась невыполнимой задачей. Сейчас это работает.
Цель моей статьи было не предоставление готового решения, а направление мышления в сторону ИКР.
Конечная техническая реализация, конечно, будет отличаться от изложенного — таким же образом, как рисунки Циолковского отличаются от чертежей современных ракет.
:( заминусовали меня конкретно, сложно даже комментарии оставлять. Поэтому остановлюсь, хотя могу идеи генерировать бесконечно.
Еще пример. Если бы нам 100 лет назад скзали, что на бочках с керосином и жидком! кислороде можно долететь до Луны, какая последовала бы реакция?
nvksv
06.01.2017 06:13+3Цель моей статьи было не предоставление готового решения, а направление мышления в сторону ИКР.
Ниже уже предложили натянуть трос между Землей и Луной. Считайте это тоже эскизным проектом. О практической реализуемости пускай думают потомки.Конечная техническая реализация, конечно, будет отличаться от изложенного — таким же образом, как рисунки Циолковского отличаются от чертежей современных ракет.
Циолковский предложил не только эскизные чертежи, он еще неплохо подтянул теорию и обосновал принципиальную осуществимость ракетных полетов. А знаменитая формула Циолковского используется до сих пор.Если бы нам 100 лет назад скзали, что на бочках с керосином и жидком! кислороде можно долететь до Луны, какая последовала бы реакция?
Весьма положительная. Ракеты известны еще с Х века, а Циолковский начал думать про реактивное движение с 1883 г., т.е. 134 года назад.
maaGames
05.01.2017 09:33-4Наземное разгонное кольцо, типа БАК, километров 50 диаметром и магнитным монорельсом. Внутри можно пониженное давление делать (не вакуум), для снижения сопротивления. После разгона до необходимой скорости стрелка переводится с кольца на трамплин. На выходе стоит плазменный генератор, который окутывает шаром плазмы наш запуляемый в космос аппарат в момент вылета с трамплина. Таким образом спутник летит сквозь атмосферу в шаре плазмы, не испытывая сопротивления воздуха/ветра, а вторую космическую ему передали на магнитном разгонном кольце.
…
Profit!zunzon
05.01.2017 09:59+4Для удешевления конструкции на конце трамплина вместо плазмы можно сделать пупырчатый полиэтилен, чтобы тело летело на первой космической в атмосфере и волноваться было неочем.
maaGames
05.01.2017 10:01-1Пупырчатый полиэтилен должны быть в ловушке на орбите. Я счёл это очевидным и не стал упоминать.
RusikR2D2
05.01.2017 10:33+1Кажется, тут не учли, что «дракон» (и плеть из дирижаблей), выталкивая из себя капсулу будет получать тот же импульс, что и капсула, только в противоположном направлении. а значит на него придется повесить мощные двигатели для противодействия (а значит еще масса, еще вопрос их многоразовости, вопрос рабочего тела и т.п.), и, вполне возможно, окажется, что повесить эти двигатели сразу на капсулу окажется дешевле и выгоднее.
kahi4
05.01.2017 11:56+6Окей. Аналогия: зачем нам нужны мосты? Давайте будем поезда перед рекой ускорять на рельсотроне, а там они должны будут попасть ровно на рельсы с другой стороны. Допустимый промах — 0.3 мм. Примерно вот так звучит ваша идея. Никаких разводных мостов, никакой лишней траты энергии! А то что это мы пользуемся мостами как в древнем Риме? Пора уже развивать технологии!
ivan386
05.01.2017 18:26Интересная идея кстати. Летающие поезда. Их может и ускорять не надо будет с учётом что скорость движения им постепенно увеличивают.
Wizard_of_light
05.01.2017 12:20+10Справочник по физике и калькулятор. Со временем я начал понимать, какие это жестокие вещи. Сколько надежд и мечтаний было зверски растерзано ими!
wtigga
05.01.2017 13:38+2Не кидайте в меня камнями, но советую автору попробовать «что такое стыковка» хотя бы в упрощённом мире KSP. Когда первый раз получится (на n-дцатой попытке), тогда будет понятно, насколько реалистична идея «выстрелить ракетой и на относительной скорости n км/ч попасть в миниатюрное отверстие трубы».
fndrey357
05.01.2017 19:32-3Как ИКР ( идеальный конечный результат) в методике ТРИЗ — вроде нормально.
Как реализовывать — вопрос другой.
olartamonov
06.01.2017 12:57+2А известны ли случаи, когда упоминание ТРИЗ не означало бы, что дальше пойдут советы космического масштаба и такой же космической глупости?..
Thero
07.01.2017 03:06красиво, но при первом ветре упадёт. просто потому что. и да если не гонять такую трубу 24/7 то её холостая эксплуатация жрёт слишком много…
всё-таки космический лифт куда реальнее построить.tigerm1
07.01.2017 05:08-1Чтобы наземная часть «упала», нужно чтобы ветер на всех высотах подул в одну сторону.
Избегать «сборки» системы во время штормов в атмосфере? Погоду на несколько дней вперед предсказывать уже умеем.
Наземная часть собирается на несколько дней, на время запусков. После запусков отдельные дирижабли могут быть использованы по другому назначению — транспортировка грузов, туризм, реклама и т.п.Thero
09.01.2017 23:57нет. ветер на высоте это такая забавная вещь… он там есть всегда… и опыт строительства небоскрёбов говорит что его нельзя игнорировать…
Thero
07.01.2017 03:12ну или была же идея разгонять ракеты маглевом по подземному тонелю а потом выстреливать ими( даже предлагалось по склону достаточно высокой горы последний этап пустить чтоб сопротивление воздуха на выходе поменьше было… ну ждём когда маск рыть в тибете начнёт…
KamAdm
07.01.2017 04:50+1Не проще ли на дирижаблях поднять груз-ракету в стратосферу и от туда стартовать в космос?
black_semargl
07.01.2017 20:41Ну очень большой дирижабль надо — непонятно как его между пусками хранить чтобы ветром не поломало.
KamAdm
08.01.2017 12:45Так я писал о дирижаблЯХ во множественном числе.
black_semargl
08.01.2017 23:24На высоте 30 км кубометр дирижабля может поднять 10 грамм груза.
Ракета всяко сотни тонн. Т.е. даже при множественном числе каждый получится весьма габаритным.
Imbecile
Даже не знаю, с чего начать… У вас перед выводимым телом в трубе будет идти ударная волна, которая нафиг разнесёт всю конструкцию из дирижаблей-шаров.
Про попадание в трубу, которая несётся по НОО, вообще молчу.
tigerm1
Наземная труба, проходящая внутри шаров, герметична, поэтому ударной волны не будет. Другой вопрос, как обеспечить герметичность. Перед запуском аппарата запускать пробку-заглушку, которая выдавит воздух? Откачивающие насосы на каждом дирижабле? Более подробно про решение этой проблемы можно посмотреть в проекте StarTram.
Попадание в трубу, которая несется по НОО: труба здесь для примера, возможно первый отрезок будет выглядеть как посадочная полоса аэродрома — только в нашем случае посадочная полоса движется относительно выводимого аппарата с большой скоростью. А дальше — в трубу или на рельсы.
nvksv
Сплошная вакуумированная труба длиной 20 км, подвешенная на дирижаблях, и гигантская труба на низкой орбите? Вы серьезно?
1) Для ускорения до 2 км/с на 4g потребуется путь s=v^2/(2а) = 50 км. На 20 км при 4g скорость будет 1.26 км/с. Маловато получается. Для достижения высоты 200 км надо иметь вертикальную скорость 2 км/с минимум. И это без учета торможения в атмосфере. Если же нужна горизонтальная компонента, все становится еще грустнее.
2) В нижних слоях атмосферы, ладно, многотонный дирижабль еще будет плавать. А в верних, где давление в разы меньше? Меньше давление — больше потребный объем — больше парусность — больше вес движителей для удержания в нужной точке — больше потребный объем. Верхние дирижабли будут просто гигантские — увеличение нагрузки дирижаблей будет означать экспотенциальный рост веса и объема самого дирижабля.
3) Задача вакуумирования трубы потребует делать ее стенки очень прочными, способными противостоять схлопыванию. А это масса, огромная масса (найдите видео схлопывания ж/д цистерны и оцените толщину ее стенок). Придется поставить хитрый клапан на верхнем конце, который будет срабатывать за микросекунды при противодействии давления в тонны. И это тоже масса. Борьба с протечками воздуха также означает дополнительную массу на всем подряд. Т.е. экспотенциальный рост дирижаблей.
4) Любой порыв ветра отклонит такую трубу или ее часть в сторону, в итоге груз либо просто промахнется мимо «Дракона», либо чирканет по внутренней поверхности трубы, что на таких скоростях однозначно приведет к разрушениям.
5) Либо потребуется какая-то система, отталкивающая груз от стенок трубы (электромагнитная, например) — но это однозначное значительное утяжеление всей конструкции (с экспотенциальным ростом дирижаблей), потери части выводимой массы и проблемы с нагревом груза и с частотными резонансами в процессе пролета груза по трубе.
6) Микронные отклонения груза в процессе разгона приведут к метровым погрешностям в точке рандеву с «Драконом». К тому же приведут отклонения скорости на считанные мм/с. Т.е. просто так груз не попадет к «Дракону» в точно пасть, а наверняка ударит по нему самому, что на разнице скоростей в 7-8 км/с будет означать полное уничтожение их обоих.
7) Потому на грузе потребуются небольшие ракетные двигатели для коррекции курса и скорости, баки для топлива (и окислителя) и баллоны газа-вытеснителя. А также датчики позиционирования, гироскопы, акселерометры, бортовые компьютеры, аккумуляторы…
8) Для минимизации вероятности катастрофы «Дракон» придется делать с очень большой пастью, что означает резкий рост массы и стоимости. А еще падение эффективности работы (она обратна третьей степени размера) и возрастание аэродинамических потерь.
9) Конструкция многокилометровой длины на орбите имеет только одно устойчивое положение — по вертикали. Горизонтально она будет крайне неустойчива. Придется ставить двигатели для коррекции положения и компенсации изгибов в пределах упругости (мы же не хотим, чтобы груз задел что-то внутри?).
И на десерт:
10) Для ускорения груза на 8 км/с на 4g потребуется путь s=v^2/(2а) = 800 км. Многовато получается. МКС еле-еле за 100 м выросла, так и то — едва ли не самое дорогое сооружение в истории человечества.
11) Для ускорения груза на 8 км/с потребуется потратить 32 ГДж/т. Причем за минуты. Где мощность брать будем? Даже АЭС такую не развивают, а им, помимо прочего, пруд-охладитель обязательно нужен.
Итого: идея подкидывать груз до орбиты и ускорять уже там сама по себе неплохая. Но данный проект крайне не продуман и имеет откровенные ошибки в расчетах. Реализовать на сегодняшний день невозможно.
tigerm1
О, наконец-то пошли расчеты. Просьба отключить инерцию мышления. Начну с десерта.
Разгон осуществляется цепью Драконов, постепенно: поэтому когда последний в цепочке Дракон закончит работу, первый в это время догонит аппарат и продолжит разгон. Пункты 10 и 11 разрешены?
maxpsyhos
А каким образом они разрешены-то?
Строить что одну орбитальную станцию длиной 800 км, что 800 длиной по 1-му км, разница не особо большая. Зато пункты 6,7 и 8 усугубляются от количества сегментов чуть ли не экспоненциально.
Пункт 11 это тоже особо не упрощает, так как вместо 32 ГДж/т в импульсном режиме, надо будет выдавать аналогичную мощность в линейном, то есть генерирующих мощностей надо будет ещё больше.
tigerm1
Генерирующая мощность — электроэнергия от солнечных панелей. Количество станций точно не 800, а зависит как скоро первый Дракон в цепочке догонит последнего.
nvksv
Солнечная постоянная — 1367 Вт/м2. КПД солнечных панелей — в практике порядка 20%, в лаборатории до 45% — т.е. это даст до 615 Вт/м2. Чтобы получить 1 МВт, нужно 1500 м2 панелей.
Если выводим груз 1т (что для самостоятельного пуска явно мало, ибо требуется и прочный корпус, и ракетные двигатели коррекции, и жизнеобеспечение, и еще туева хуча всякого жизненно необходимого оборудования) на ускорении 4g, время ускорения составит 200 с, мощность 160 МВт. Т.е. потребная площать панелей — 240 000 м2 = 24 га. Это на 1 т, реальные массы капсул начинаются от 3 т.
Про массу всех батарей, массу их опорных конструкций, проводов, преобразователей и т.д. даже думать страшно. Аэродинамическое торможение будет такое, что движители на сегментах будут работать постоянно (но зато можно какие-нибудь электростатические поставить). Микрометеориты, космический мусор и неизбежные в таких массивах постоянные поломки заставят таскать с собой еще целый склад запасных панелей и заниматься их обслуживанием.
Ну, астроинженерные конструкции — они такие. Никто и не ожидает, что будет легко.
nvksv
Цепочка «Драконов» означает постоянные рывки «невесомость — 4g», что на состоянии груза и людей скажется крайне отрицательно. Скорее всего, ускорение придется снижать до 2g или даже до 1g (для людей), иначе на итоговую орбиту приедут только обломки и фарш. А это означает соответственное удлинение всей конструкции. Это во-первых.
Во-вторых, приращение скорости груза означает соответствующее снижение скорости «Дракона». Т.е. пропустив через себя груз, «Дракон» начнет падать на Землю. Физику не обманешь, если для вывода на орбиту нужно потратить 32 ГДж/т — их придется потратить. Причем придется потратить много больше — «Драконы» возвращаться на свою орбиту будут на ракетных двигателях, а они большую часть энергии передают в выхлоп, а только малую — кораблю.
В-третьих, вектор ускорения груза должен быть направлен не только по горизонтали, но и сильно вверх — иначе груз до следующего сегмента цепочки просто не долетит, упав обратно на Землю. Отработавший сегмент, в итоге, будет иметь не только сниженную горизонтальную скорость, но и вертикальную, направленную вниз. Что усугубит проблемы возвращения на прежнюю орбиту — либо мы возвращаемся за минуты, либо уже никто никуда не летит.
В-четвертых, путь груза в такой цепочке будет напоминать «прыг-скок» детского мячика: к очередному сегменту-«Дракону» подлетаем падая вниз, после него летим уже вверх. Т.е. помимо продольных нагрузок на капсулу-груз будут действовать еще и поперечные. Перспектива стать фаршем для пассажиров значительно приблизилась, инженеры-конструкторы перечерчивают все свои чертежи, добавляя прочность по всех мыслимых направлениях. Масса капсулы резко растет. Ускорение по требованию медиков падает.
В-пятых, сегмент-«Дракон» больше не напоминает прямую трубу. Теперь это что-то хитро изогнутое (причем кривизна каждого сегмента индивидуальна).
Про массу, которую придется вывести на орбиту для простройки всего этого чуда, уже все давным-давно забыли. Цена и самоокупаемость тоже не важны. Астроинженерные сооружения не терпят мелочности, они призваны быть великими.
P.S. Присоединяюсь к просьбе отключить инерцию мышления. По возможности также стоит открыть учебник физики.
kahi4
Чтобы первый "Дракон" догнал аппарат, необходимо, чтобы его скорость движения была выше. Различная скорость — различные орбиты. Для того, чтобы иметь возможность "подхватывать" аппарат следующим драконом, нужна либо очень большая их плотность на орбите, а тогда уже проще сразу строить цельное кольцо вокруг планеты, либо искать способ маневрировать капсулой или самими драконами. В случае маневрирования капсулой дешевле сразу влепить на нее тяговые двигатели, в случае маневрирования драконами — я даже метафору подобрать не могу. Конструкцией, масса которой несколько десятков тысяч тонн, сильно не поманеврируешь.
tigerm1
>> Различная скорость — различные орбиты.
Неправильно. Ничего не мешает одному аппарату догнать другой аппарат на той же орбите. Потребуется расход топлива, конечно.
wtigga
«Догнать» не равнозначно «одинаковые орбиты».
tigerm1
Пункты 8 и 9. Пасть первого Дракона — плоская или желобообразная ферменная конструкция, напоминающая взлетно-посадочную полосу самолетов. Небольшое усилие в передней части конструкции от разгонных двигателей — и наша посадочная полоса и далее труба выровняется по длине.
nvksv
«Небольшое усилие» вызовет лишь колебания всей конструкции. Мы не в воздухе и не в воде, движение само собой не затихает (к примеру, маятник будет продолжать качаться даже внутри стартующей ракеты). Кроме того, «небольшое усилие» придаст добавочную скорость «Дракону» в целом и сведет его с нужной орбиты — придется прикладывать другое «небольшое усилие» в противоположную сторону.
Просьба все-таки открыть учебник физики.
tigerm1
Пункт 7. Двигатели коррекции потребуются, в том числе на крайний случай для избежания столкновения, если что-то пойдет совсем не так. Для питания действительно может быть использован баллон с газом-вытеснителем, или какой-либо электротермический реактивный двигатель / твердотопливный газогенератор и т.д.
tigerm1
Пункт 1. У меня получались похожие цифры, спасибо.
Теперь немного фактов. Факт 1. Воздушный шар BU60-1 достиг высоты 53 км в 2002 году.
Факт 2. В СССР была разработана методика т. н. «скользящего» спуска, при котором при первичном входе в атмосферу происходит частичное гашение скорости, и затем происходит отскок (рикошетирование) аппарата за пределы атмосферы, за время которого аппарат также успевает достаточно остыть, чтобы потом вновь погрузиться в плотные слои.
Таким образом, цепочка Драконов может временно «нырять» в атмосферу, подхватывая выводимый аппарат (заодно пополняя запасы рабочего тела для двигателей в передней части).
nvksv
И заодно теряя заветные км/с. «Рикошетирование» возможно только если у нас есть большой избыток скорости, которую не жалко (лишние 3-4 км/с), и неплохое аэродинамическое качество.
Последнее у «Драконов» с их пастью будет как у кирпича, если не хуже. Кроме того, торможение происходит только передней частью и с ускорениями в несколько g. Предлагаю мысленно поставить «Дракона» на землю вертикально, эдакой башенкой километровой высоты — долго он простоит так, прежде чем сложиться? А ведь на него надо будет навесить еще и термозащиту — не говоря уже про огромный термоизоляционный экран на морде (стандартный абляционный не пойдет, он одноразовый).
Короче говоря, это будет путь в один конец.
tigerm1
Wikipedia: Низкая околоземная орбита (НОО, англ. low-Earth orbit, LEO) — космическая орбита вокруг Земли, имеющая высоту над поверхностью планеты в диапазоне от 160 км (период обращения около 88 минут) до 2000 км (период около 127 минут).
Имеем: 160-20=140 км — это необходимое расстояние, которое должен преодолеть аппрарат по вертикали с момента выхода из наземной части системы.
tigerm1
Возможно задействование аэродинамических плоскостей. Здесь необходимы уже более сложные расчеты для нахождения баланса между сопротивлением набегающего потока и подъемной силой.
nvksv
Нижняя граница низкой опорной орбиты устанавливается не административно, решением какой-то там комиссии, а уровнем аэродинамического сопротивления (которое, кстати, переменчиво и зависит от активности Солнца). Спутники на 160 км долго не живут, сопротивление там такое, что десяток витков — и привет, Родина! Даже МКС на 450 км и то постоянно тормозится и падает, периодически приходится поднимать, что уж говорить про 160 км. НОО нужна только затем, что на них заканчивается активный участок работы ракет: они разгоняют до первой космической, спутник отсоединяется и дальше летит самостоятельно по НОО. Летит по инерции пол-оборота (как правило, набирая высоту), оборот, может даже пару оборотов сделать (ожидая, пока Земля под ним правильно повернется), а когда он достигает заданной точки, включаются его собственные движки или разгонный блок, и спутник уходит на целевую орбиту, которая много выше и стабильнее в плане аэродинамики.
Это я к чему: стабильных орбит с перигеем 160 км нет. Сегменты на таких орбитах будут вынуждены постоянно восстанавливать свою скорость, что при их габаритах, массе и конфигурации будет не самым легким занятием. Да и при нестабильных параметрах атмосферы гарантировать точное прибытие сегмента в точку рандеву будет весьма сложно. А груз ведь ждать не будет, достигнув пика 160 км, он начнет падать обратно с ускорением 9,8 м/с2.
А вот использовать крылья на таких высотах еще бесполезно. Линия Кармана (на которой самолет будет вынужден лететь с первой космической, чтобы его крылья давали достаточную подъемную силу, что в принципе обесценивает их смысл) проходит где-то на 100 км. Практический смысл в крыльях заканчивается где-то на 40 км — самолет, способный летать там, уже больше напоминает ракету, чем обычный самолет. На 160 км крылья будут представлять собой только лишнюю массу, которую придется ускорять ракетными двигателями.
Как внизу уже написали, справочник физики и калькулятор очень жестоки. Они убивают даже самые светлые замыслы.
tigerm1
Пункт 3. Труба и внешняя оболочка дирижабля — это не две отдельные сущности, а связанная система, где технически можно обеспечить снятие сжимающего напряжения с трубы и передачу его на оболочку, которая находится под наддувом.
nvksv
Для сведения: внутри дирижабля давление вполне атмосферное (если и больше его, то только чтобы стенки не опадали). На воздушных шарах так вообще снизу дырка имеется. Это все по одной простой причине: плотность сжатого газа пропорционально растет, а подъемная сила (которая есть сила Архимеда и пропорциональна разности плотностей газа и атмосферы) соответственно падает. Цистерна с вакуумом была бы лучшим дирижаблем, если бы оболочка не была такой тяжелой.
Так что напряжения снимать некуда. «Наддува» на дирижаблях принципиально нет.