Многоразовые орбитальные буксиры.

Перейти вниз

Многоразовые орбитальные буксиры.

Сообщение  Admin в Пт Апр 27, 2012 6:05 pm

Сейчас для движения на орбите используются в основном одноразовые орбитальные ступени - "Разгонные блоки", с традиционными двигателями на химическом топливе. Химические двигатели расходуют много топлива, из за чего разгонные блоки не эффективны, их вес как правило превосходит вес аппарата и они используются одноразово, для достижения определенной орбиты.
Отсутствие эффективного орбитального транспорта, одна из главных проблем космонавтики. Разгонные блоки позволяют доставить в нужное место спутники или исследовательские зонды, но для расширения деятельности, например, более активной работы в околоземном пространстве, или полетов на другие планеты, химические двигатели по большому счету не пригодны.
При полетах на луну по программе Аполлон, потребовался носитель циклопических размеров и соответствующие затраты. Из за прожорливости химических двигателей почти вся выводимая в космос нагрузка приходилась на топливо. Для доставки экспедиции на луну топлива расходовалось в несколько раз больше чем весили сами аппараты, после посещения луны для возвращения, опять сжигалось топлива больше чем весили сами аппараты. Таким образом миллиардные затраты на каждый полет буквально вылетали в выхлопную трубу, о промышленной деятельности в космосе с такими средствами передвижения не может быть и речи.
Для перехода на новые этапы развития космонавтики определенно нужны более экономичные орбитальные двигатели и многоразовые транспортные системы, которые позволяли бы свободно передвигаться в пространстве при умеренных затратах. И для создания таких систем есть все необходимые технические возможности.
Условия на орбите, невесомость и доступ постоянных источников энергии, от солнечных или ядерных генераторов, позволяют использовать так называемые - "Электрореактивные двигатели" топливо в которых служит - "Рабочим телом", для создания отбрасываемой массы реактивной струи, а источником энергии генераторы.
Электорореактивные двигатели имеют низкую мощность, их тяга не превышает тысячных или миллионных долей собственной массы, но в невесомости этого достаточно. С другой стороны электрореактивные двигатели - "ЭРД", имеют низкий расход топлива, от нескольких раз, до нескольких сотен раз меньший химических ракет, в зависимости от конструкции.
Сейчас ЭРД используются в основном на межпланетных исследовательских зондах, где проявляются их сильные места, за многолетние полеты по межпланетным траекториям они придают аппаратам значительные ускорения. Или в качестве вспомогательных двигателей на спутниках, для маневров, противодействия верхним слоям атмосферы, или солнечному ветру.
Недостаток традиционных "Ионных" ЭРД, в крайне низкой мощности, их тяга десятые или сотые доли грамма, и недолговечности, что ограничивает их применение, хотя они очень экономичны, расходуют топлива в 50, 100, раз меньше химических. Для межпланетных зондов характеристики ионных двигателей вполне удовлетворительные, но для транспортных кораблей их мощность слишком низкая. А для промышленных транспортных систем нужны двигатели соответствующей мощности и тяговооружонности, способные перемещать многотонные грузы в разумные сроки.
На роль основных силовых установок перспективных многоразовых орбитальных буксиров лучше всего подходят "Плазменные ЭРД". В отличие от ионных, использующих для разгона рабочего тела, заряженных атомов - ионов, электростатические поля, плазменные превращают рабочее тело в газ с высокой температурой проводящий электричество - "Плазму". Для управления плазмой, изоляции ее от стенок двигателя или придания ей дополнительного ускорения, используются магнитные поля. Мощность магнитных полей в отличие от слабых электростатических, можно увеличивать без особенных ограничений, для примера можно сравнить электромагниты или электродвигатели с электростатическим полем, способным двигать разве что пылинки или перышки.
Принципиальных ограничений для повышения мощности плазменных двигателей нет, их мощность можно наращивать настолько, насколько позволяют источники энергии. Удельная мощность - "В пересчете на собственный вес" современных космических генераторов достаточно велика, солнечные батареи делают из тонких пластин или пленочных фотоэлементов. Правда для получения нужной мощности понадобятся солнечные батареи имеющие площади футбольных полей, но в космосе это не проблема. Мощные атомные или другие тепловые генераторы пока не отработаны, но в этом направлении ведутся интенсивные исследования и есть обнадеживающие результаты. Для дальнейшего повышения мощности источников энергии тоже нет принципиальных препятствий.
Другие преимущества плазменных двигателей в их долговечности, так как плазма изолированная от деталей двигателя магнитным полем не вступает с ними в контакт и не вызывает их деградации, как в ионных, поэтому плазменные ЭРД могут иметь срок службы в десятки лет. И "Многотопливности", так как под действием электронного пучка, микроволнового излучения или высокочастотных колебаний любое вещество превращается в плазму. Характеристики плазмы из разных веществ практических не отличаются, поэтому не так важно из какого рабочего тела она получена. Для ионных двигателей нужно специальное топливо, газ или пары которого можно подвергнуть ионизации при низкой температуре. Всеядные плазменные ЭРД могут потреблять разное топливо, что значительно увеличивает количество его потенциальных источников. Топливом для плазменных ЭРД могут служить традиционное горючее или окислители, вода, жидкие газы, или даже твердые вещества в виде мелких порошков. Что дает возможность использовать для питания буксиров компоненты обычного ракетного топлива, с пользой "Сжигать" отходы орбитальных станций, или космический мусор или использовать в качестве топлива ресурсы близкой к земле луны.
Лунное топливо для плазменных буксиров дает особенно большие перспективы развития. Во первых не нужно выводить топлво с земли и тратить на это дорогие носители. Во вторых переход на лунное топливо хорошая возможность перейти к промышленному использованию минеральных ресурсов луны. Кроме того переход на инопланетные ресурсы сделает космическую группировку независимой от снабжения с земли.
Технические возможности для создания флота орбитальных буксиров в ближайшее время есть, о том какие перспективы может дать многоразовый транспортный флот в космосе, думаю не нужно много рассказывать. Если перелеты между орбитами в космосе станут сравнимы по цене с полетами на лайнерах на земле, будет открыта дорога и к широкомасштабной деятельности на орбите земли и к использованию инопланетных ресурсов, это переход на принципиально новый уровень.
Но мотивации для практической работы в этом направлении по всей видимости не хватает, по крайней мере разговоры о переходе к многоразовым ЭРД буксирам в научной среде ведутся еще с 70 - х годов. А на практике до сих пор продолжают летать на одноразовых "Цистернах с горючим".
Возможно популяризации перехода к "Постоянному космическому флоту", особенно с привязками к перспективным направлениям деятельности и колонизации планет смогут ускорить работу в этом направлении.




Admin
Admin

Сообщения : 48
Дата регистрации : 2012-04-22

Посмотреть профиль http://cosmosclub.profiforum.ru

Вернуться к началу Перейти вниз

Вернуться к началу


 
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения