Ņemot vērā sešarpus desmitgades spārnoto raķešu kaujas pieredzi, tās var uzskatīt par nobriedušu un labi pārbaudītu tehnoloģiju. To pastāvēšanas laikā ir būtiski attīstījušās spārnoto raķešu radīšanas tehnoloģijas, kas aptver lidmašīnas korpusu, dzinējus, pretgaisa aizsardzības pārvarēšanas līdzekļus un navigācijas sistēmas.

Pateicoties planieru radīšanas tehnoloģijām, raķetes kļuva arvien kompaktākas. Tagad tos var ievietot gaisa kuģu iekšējos nodalījumos un ārējās stropēs, kuģu cauruļu palaišanas ierīcēs vai zemūdeņu torpēdu caurulēs. Dzinēji ir mainījušies no vienkāršiem impulsa reaktīviem dzinējiem, izmantojot turboreaktīvos un šķidrās degvielas raķešu dzinējus vai reaktīvos dzinējus (reaktīvo dzinēju) uz pašreizējo turboreaktīvo dzinēju kombināciju zemskaņas taktiskajām spārnotajām raķetēm, turboventilatorus zemskaņas stratēģiskajām spārnotajām raķetēm un ramreaktīvajiem dzinējiem vai jauktiem turboreaktīvajiem dzinējiem. /raķešu konstrukcijas virsskaņas taktiskajām spārnotajām raķetēm.

Līdzekļi pretgaisa aizsardzības pārvarēšanai radās 1960. gados, kad sistēmas pretgaisa aizsardzība ieguva lielāku efektivitāti. Tie ietver lidojumus zemā augstumā, reljefu vai raķešu lidojumu ārkārtīgi zemā augstumā virs jūras virsmas, lai izvairītos no radara, kā arī arvien biežāk slēptu formu un radaru absorbējošus materiālus, kas paredzēti radara signāla samazināšanai. Dažas padomju spārnotās raķetes bija aprīkotas arī ar aizsardzības traucētājiem, kas bija paredzēti, lai kavētu pretgaisa raķešu sistēmu pārtveršanu.

Visbeidzot, šajā periodā spārnoto raķešu navigācijas sistēma ir ievērojami attīstījusies un dažādojusies.

Kruīza raķešu navigācijas problēmas
Visu spārnoto raķešu pamatideja ir tāda, ka tās var palaist uz mērķi ārpus ienaidnieka pretgaisa aizsardzības sistēmu diapazona, nepakļaujot palaišanas platformu atbildes uzbrukumam. Tas rada ievērojamus dizaina izaicinājumus, no kuriem pirmais ir uzdevums panākt, lai spārnotā raķete droši pārvietotos līdz pat tūkstoš kilometriem tiešā tuvumā paredzētajam mērķim, un, tiklīdz tā ir tuvu mērķim, nodrošināt kaujas galviņas precīzi vērsts pret mērķi, lai radītu paredzēto militāro efektu.

Pirmā kaujas spārnotā raķete FZG-76/V-1

Pirmā operatīvā spārnotā raķete bija vācu FZG-76/V-1, no kurām vairāk nekā 8000 tika izmantotas galvenokārt pret mērķiem Apvienotajā Karalistē. Spriežot pēc mūsdienu standartiem, tā navigācijas sistēma bija diezgan primitīva: uz žiroskopu balstīts autopilots uzturēja kursu, un anemometrs saglabāja attālumu līdz mērķim. Raķete pirms palaišanas tika iestatīta paredzētajā kursā un uz tās tika iestatīts aptuvenais attālums līdz mērķim, un, tiklīdz odometrs rādīja, ka raķete atrodas virs mērķa, autopilots to veica stāvā niršanā. Raķetes precizitāte bija aptuveni jūdze, un tā bija pietiekama, lai bombardētu lielus pilsētas mērķus, piemēram, Londonu. Galvenais spridzināšanas mērķis bija terorizēt civiliedzīvotāji un Lielbritānijas militāro spēku novirzīšana no uzbrukuma operācijas un virzot tos veikt pretgaisa aizsardzības uzdevumus.

Pirmā amerikāņu spārnotās raķete JB-2 ir vācu V-1 kopija

Tiešā veidā pēckara periods ASV un PSRS atjaunoja V-1 un sāka izstrādāt savas spārnotās raķešu programmas. Pirmā teātra un taktisko kodolieroču paaudze pamudināja izveidot ASV Jūras spēku spārnoto raķešu sēriju Regulus, ASV gaisa spēku sēriju Mace/Matador un padomju spārnotās raķešu sērijas Kometa KS-1 un Kometa-20 un turpmāko attīstību navigācijas tehnoloģija. Visās šajās raķetēs sākotnēji tiek izmantoti autopiloti, kuru pamatā ir precīzi žiroskopi, bet arī iespēja ar radiosakaru starpniecību pielāgot raķetes trajektoriju, lai kodolgalviņu varētu nogādāt pēc iespējas precīzāk. Simtiem metru garām var pietikt, lai samazinātu kodolgalviņas radīto pārspiedienu zem nāvējošā sliekšņa rūdītiem mērķiem. 1950. gados pirmās pēckara parastās taktiskās spārnotās raķetes sāka izmantot, galvenokārt kā pretkuģu ieroči. Lai gan norādes trajektorijas lidojuma vidusdaļā joprojām bija balstītas uz žiroskopu un dažkārt tika koriģētas, izmantojot radiosakarus, precīzus norādījumus trajektorijas pēdējā daļā nodrošināja maza darbības attāluma radara meklētājs, kas agrākajās versijās bija daļēji aktīvs. , bet drīz vien tos aizstāja aktīvie radari. Šīs paaudzes raķetes parasti lido vidējā un lielā augstumā, nirstot, uzbrūkot mērķim.

Northrop SM-62 Snark starpkontinentālā spārnotā raķete

Nākamais nozīmīgais pavērsiens spārnoto raķešu navigācijas tehnoloģijā tika ieviests, ieviešot no zemes palaižamu starpkontinentālo spārnoto raķeti Northrop SM-62 Snark, kas paredzēta autonomai lidojumam virs polārajiem apgabaliem, lai uzbruktu lielām raķetēm. kodolgalviņas mērķi Padomju Savienības teritorijā. Starpkontinentālie attālumi radīja dizaineriem jaunu izaicinājumu - izveidot raķeti, kas spēj trāpīt mērķiem desmit reizes lielākā attālumā, nekā to spēj paveikt iepriekšējās spārnotās raķešu versijas. Snark bija aprīkots ar pareizu inerciālu navigācijas sistēmu, izmantojot žiroskopiski stabilizētu platformu un precīzus akselerometrus, lai izmērītu raķetes kustību kosmosā, kā arī analogo datoru, ko izmantoja mērījumu uzkrāšanai un raķetes pozīcijas noteikšanai kosmosā. Tomēr drīz vien parādījās problēma: dreifs inerciālajā sistēmā bija pārāk liels raķetes operatīvai lietošanai, un kļūdas inerciālajā pozicionēšanas sistēmā izrādījās kumulatīvas - tādējādi pozicionēšanas kļūda uzkrājās ar katru lidojuma stundu.

Šīs problēmas risinājums bija cita ierīce, kas paredzēta precīzu mērījumu veikšanai ģeogrāfiskā atrašanās vieta raķetes savā lidojuma trajektorijā un spēj labot vai “saistīt” kļūdas, kas radušās inerciālajā sistēmā. Tā ir fundamentāla ideja, un tā joprojām ir mūsdienu moderno vadāmo ieroču dizaina pamatā. Tādējādi inerciālās sistēmas uzkrātās kļūdas periodiski tiek samazinātas līdz pozīcijas mērīšanas ierīces kļūdai.

Spārnotā raķete Martin Matador

Lai atrisinātu šo problēmu, tika izmantota debesu navigācijas sistēma jeb zvaigžņu orientācija, automatizēta optiskā iekārta, kas veic zināmo zvaigžņu pozīciju leņķiskos mērījumus un izmanto tos, lai aprēķinātu raķetes pozīciju kosmosā. Debesu navigācijas sistēma izrādījās ļoti precīza, bet arī diezgan dārga ražošanā un grūti kopjama. Tāpat tika prasīts, lai ar šo sistēmu aprīkotas raķetes lidotu lielā augstumā, lai izvairītos no mākoņu ietekmes uz zvaigžņu redzamības līniju.

Mazāk zināms ir tas, ka debesu navigācijas sistēmu panākumi visur ir devuši impulsu satelītu navigācijas sistēmu, piemēram, GPS un GLONASS, pašreizējai attīstībai. Satelītu navigācija ir balstīta uz debesu navigācijai līdzīgu koncepciju, taču polārajās orbītās izmanto mākslīgos Zemes pavadoņus zvaigžņu vietā, mākslīgos mikroviļņu signālus dabiskās gaismas vietā un izmanto pseido attāluma mērījumus, nevis leņķa mērījumus. Rezultātā šī sistēma ievērojami samazināja izmaksas un ļāva noteikt atrašanās vietu visos augstumos jebkuros laika apstākļos. Lai gan satelītu navigācijas tehnoloģijas tika izgudrotas 20. gadsimta 60. gadu sākumā, tās sāka izmantot tikai 80. gados.

Pagājušā gadsimta 60. gados ievērojami uzlabojās inerciālo sistēmu precizitāte, kā arī palielinājās šādu iekārtu izmaksas. Tas ir radījis pretrunīgas prasības attiecībā uz precizitāti un izmaksām. Rezultātā spārnoto raķešu navigācijas jomā ir parādījusies jauna tehnoloģija, kuras pamatā ir raķetes atrašanās vietas noteikšanas sistēma, salīdzinot apgabala radara displeju ar atsauces kartēšanas programmu. Šī tehnoloģija tika izmantota ASV spārnotajām raķetēm 1970. gados un Padomju raķetes pagājušā gadsimta astoņdesmitajos gados. TERCOM tehnoloģija (sistēma digitālai korelācijai ar spārnotās raķešu vadības vienības reljefu) tika izmantota, tāpat kā debesu navigācijas sistēma, lai atiestatītu kumulatīvās inerciālās sistēmas kļūdas.

Spārnotā raķete Comet

TERCOM tehnoloģija pēc koncepcijas ir salīdzinoši vienkārša, lai gan tā ir sarežģīta detaļās. Spārnotā raķete nepārtraukti mēra reljefa augstumu zem tās lidojuma trajektorijas, izmantojot radara altimetru, un salīdzina šo mērījumu rezultātus ar barometrisko altimetru. TERCOM navigācijas sistēma saglabā arī digitālās augstuma kartes apgabalam, pār kuru tā lidos. Pēc tam, izmantojot datorprogrammu, reljefa profils, pa kuru lido raķete, tiek salīdzināts ar atmiņā saglabāto digitālo augstuma karti, lai noteiktu labāko atbilstību. Kad profils ir saskaņots ar datu bāzi, raķetes atrašanās vietu digitālajā kartē var noteikt ar lielu precizitāti, ko izmanto, lai labotu kumulatīvās inerciālās sistēmas kļūdas.

TERCOM bija milzīgas priekšrocības salīdzinājumā ar debesu navigācijas sistēmām: tas ļāva spārnotajām raķetēm lidot ārkārtīgi zemā augstumā, kas nepieciešams, lai pārvarētu ienaidnieka pretgaisa aizsardzību, un tas izrādījās salīdzinoši lēts un ļoti precīzs (līdz desmit metriem). Tas ir vairāk nekā pietiekami 220 kilotonnu kodolgalviņai un pietiekami 500 kilogramus smagai parastajai kaujas lādiņai, ko izmanto pret daudzu veidu mērķiem. Tomēr TERCOM nebija bez trūkumiem. Raķetei, kurai, salīdzinot ar digitālo karšu augstuma profilu, bija viegli jālido pa unikālu kalnainu reljefu, bija lieliska precizitāte. Tomēr TERCOM ir izrādījies neefektīvs virs ūdens virsmām, sezonāli mainīgā reljefā, piemēram, smilšu kāpās, un reljefā ar mainīgu sezonālu radara atstarošanos, piemēram, Sibīrijas tundrā un taigā, kur sniegputenis var mainīt reljefa augstumu vai neskaidras reljefa iezīmes. Raķešu ierobežotā atmiņas ietilpība bieži apgrūtināja pietiekamu karšu datu glabāšanu.

Spārnotā raķete Boeing AGM-86 CALCM

Lai gan TERCOM bija pietiekams kodolieroču Navy Tomahawk RGM-109A un gaisa spēku AGM-86 ALCM, TERCOM acīmredzami nebija pietiekams atsevišķu ēku vai būvju iznīcināšanai ar parasto kaujas lādiņu. Šajā sakarā ASV flote spārnoto raķešu Tomahawk RGM-109C/D TERCOM aprīkoja ar papildu sistēmu, kuras pamatā ir tā sauktā tehnoloģija objekta displeja korelēšanai ar tā atsauces digitālo attēlu. Šī tehnoloģija tika izmantota 80. gados uz ballistisko raķešu Pershing II, padomju KAB-500/1500Kr un amerikāņu precīzās bumbas DAMASK/JDAM, kā arī jaunākajām Ķīnas vadāmajām pretkuģu raķetēm. raķešu sistēmas, kas paredzēti, lai apkarotu gaisa kuģu pārvadātājus.

Objektu displeja korelācija izmanto kameru, lai uztvertu zonu raķetes priekšā, un pēc tam kameras informācija tiek salīdzināta ar digitālo attēlu, kas iegūts, izmantojot satelītus vai gaisa izlūkošanu un saglabāts raķetes atmiņā. Izmērot rotācijas leņķi un pārvietojumu, kas nepieciešams, lai precīzi saskaņotu divus attēlus, ierīce spēj ļoti precīzi noteikt raķetes pozīcijas kļūdu un izmantot to kļūdu labošanai inerciālajās un TERCOM navigācijas sistēmās. DSMAC spārnotās raķešu vadības sistēmas digitālā korelācijas vienība, kas tika izmantota vairākās Tomahawk spārnotās raķešu vienībās, patiešām bija precīza, taču tai bija līdzīgas darbības blakusparādības kā TERCOM, kas bija jāprogrammē, lai raķete lidotu pa viegli atpazīstamu reljefu, jo īpaši tiešā tuvumā mērķis. 1991. gadā operācijas "Tuksneša vētra" laikā tas noveda pie tā, ka vairāki Bagdādes lielceļu krustojumi tika izmantoti kā tādi enkura punkti, kas savukārt ļāva Sadama pretgaisa aizsardzības spēkiem tur novietot pretgaisa baterijas un notriekt vairākus "Tomahawk". Tāpat kā TERCOM, spārnotās raķešu vadības sistēmas digitālā korelācijas vienība ir jutīga pret sezonālām reljefa kontrasta izmaiņām. Tomahawk, kas aprīkoti ar DSMAC, nesa arī zibspuldzes, lai apgaismotu zonu naktī.

80. gados pirmie GPS uztvērēji tika integrēti amerikāņu spārnotajās raķetēs. GPS tehnoloģija bija pievilcīga, jo ļāva raķetei pastāvīgi labot savas inerces kļūdas neatkarīgi no reljefa un laika apstākļi, un tas arī darbojās vienādi gan virs ūdens, gan virs zemes.

Šos ieguvumus noliedza slikta GPS trokšņu noturības problēma, jo GPS signāls pēc būtības ir ļoti vājš, jutīgs pret "spoguļu" efektiem (kad GPS signāls atlec no reljefa vai ēkām) un precizitātes izmaiņām atkarībā no uztverto satelītu skaita. un tā tālāk, kā tie tiek izplatīti pa debesīm. Visas ASV spārnotās raķetes mūsdienās ir aprīkotas ar GPS uztvērējiem un inerciālās vadības sistēmas paketi, 80. gadu beigās un 90. gadu sākumā mehāniskās inerciālās sistēmas tehnoloģiju aizstājot ar lētāku un precīzāku gredzenveida lāzera žiroskopa inerciālo navigācijas sistēmu.

Spārnotā raķete AGM-158 JASSM

Problēmas, kas saistītas ar GPS pamata precizitāti, pamazām tiek risinātas, ieviešot plaša diapazona GPS (Wide Area Differential GPS) metodes, kurās pa radio (amerikāņu gadījumā) uz GPS uztvērēju tiek pārraidīti konkrētai ģeogrāfiskajai vietai derīgi korekcijas signāli. raķetes, tiek izmantota WAGE -Wide Area GPS Enhancement). Galvenie šīs sistēmas signālu avoti ir radionavigācijas bākas un satelīti ģeostacionārā orbītā. Visprecīzākā šāda veida tehnoloģija, kas izstrādāta Amerikas Savienotajās Valstīs 90. gados, spēj labot GPS kļūdas līdz pat vairākām collām trīs dimensijās un ir pietiekami precīza, lai trāpītu raķetei caur bruņumašīnas atvērto lūku.

Visgrūtāk izrādījās problēmas ar trokšņu imunitāti un “atkārtotu attēlu”. Tas ir novedis pie tā sauktās "viedo" antenu tehnoloģijas ieviešanas, kas parasti balstās uz "digitālo staru veidošanu" programmatūrā. Šīs tehnoloģijas ideja ir vienkārša, taču, kā parasti, detalizēti sarežģīta. Parastā GPS antena uztver signālus no visas augšējās puslodes virs raķetes, tādējādi iekļaujot GPS satelītus, kā arī ienaidnieka traucējumus. Tā sauktā Controlled Reception Pattern Antenna (CRPA) izmanto programmatūru, lai sintezētu šauru staru kūli, kas vērsta uz paredzēto GPS satelītu atrašanās vietu, kā rezultātā antena ir “akla” visos citos virzienos. Vismodernākās šāda veida antenu konstrukcijas rada tā sauktos “nulles” antenas starojuma shēmā, kas vērstas uz traucējumu avotiem, lai vēl vairāk nomāktu to ietekmi.

Spārnotā raķete Tomahawk

Lielākā daļa plaši izplatīto problēmu spārnotās raķetes AGM-158 JASSM agrīnās ražošanas laikā radās problēmu ar programmatūra GPS uztvērējs, kā rezultātā raķete zaudēja GPS satelītus un nomaldījās no savas trajektorijas.

Uzlaboti GPS uztvērēji nodrošina augsts līmenis precizitāte un uzticama trokšņu noturība pret GPS traucējumu avotiem, kas atrodas uz zemes virsmas. Tie ir mazāk efektīvi pret sarežģītiem GPS traucētājiem, kas izvietoti uz satelītiem, bezpilota lidaparātiem lidmašīna vai baloni.

Jaunākās paaudzes amerikāņu spārnotās raķetes izmanto GPS inerciālās vadības sistēmu, ko papildina digitālā termiskās attēlveidošanas kamera, kas uzstādīta raķetes priekšgalā, ar mērķi nodrošināt DSMAC līdzīgas iespējas pret stacionāriem mērķiem ar saistīto programmatūru un automātiskās modeļa atpazīšanas iespējām. pret kustīgiem mērķiem, piemēram, pretgaisa raķešu sistēmām vai raķešu palaišanas ierīcēm. Datu saites parasti rodas no JTIDS/Link-16 tehnoloģijas, kas ieviesta, lai nodrošinātu iespēju atkārtoti mērķēt uz ieročiem gadījumā, ja kustīgs mērķis maina savu atrašanās vietu, kamēr raķete ir kustībā. Šīs funkcijas izmantošana galvenokārt ir atkarīga no lietotāju inteliģences un spējas noteikt šādas mērķa kustības.

Ilgtermiņa tendences spārnoto raķešu navigācijā radīs lielāku izlūkošanu, lielāku autonomiju, lielāku sensoru daudzveidību, lielāku uzticamību un zemākas izmaksas.

Kāda ir daudzpakāpju raķetes uzbūve Apskatīsim klasisko kosmosa lidojuma raķetes piemēru, kas aprakstīts raķešu zinātnes pamatlicēja Ciolkovska darbos. Tieši viņš bija pirmais, kurš publicēja pamatideju par daudzpakāpju raķetes ražošanu.

Raķetes darbības princips.

Lai pārvarētu gravitāciju, raķetei ir nepieciešams liels degvielas krājums, un jo vairāk degvielas mēs uzņemam, jo ​​lielāka ir raķetes masa. Tāpēc, lai samazinātu raķetes masu, tie ir būvēti pēc daudzpakāpju principa. Katru posmu var uzskatīt par atsevišķu raķeti ar savu raķetes dzinēju un degvielas padevi lidojumam.

Kosmosa raķešu posmu būvniecība.

Kosmosa raķetes pirmais posms lielākā, lidojumam paredzētajā raķetē 1.pakāpes dzinēju telpa var būt līdz 6 un jo lielāka slodze ir jāpalaiž kosmosā, jo vairāk dzinēju ir raķetes pirmajā pakāpē.

IN klasiskā versija tās ir trīs, kas atrodas simetriski gar vienādsānu trīsstūra malām, it kā apņemot raķetes perimetru. Šī stadija ir vislielākā un jaudīgākā, tā paceļas no raķetes. Kad degviela raķetes pirmajā posmā ir iztērēta, visa pakāpe tiek izmesta.

Pēc tam raķetes kustību kontrolē otrās pakāpes dzinēji. Tos dažreiz sauc par pastiprinātājiem, jo ​​tieši ar otrās pakāpes dzinēju palīdzību raķete sasniedz savu pirmo bēgšanas ātrumu, kas ir pietiekams, lai iekļūtu zemajā Zemes orbītā.

To var atkārtot vairākas reizes, un katra raķetes stadija sver mazāk nekā iepriekšējā, jo Zemes gravitācijas spēks samazinās līdz ar augstumu.

Šī procesa atkārtošanās reižu skaits ir kosmosa raķetes posmu skaits. Raķetes pēdējais posms ir paredzēts manevrēšanai (katrā raķetes posmā ir dzinēji lidojuma korekcijai) un kravas un astronautu nogādāšanai galamērķī.

Mēs pārskatījām ierīci un raķešu darbības princips, ballistiskās daudzpakāpju raķetes, šausmīgs ierocis ar kodolieročiem, ir konstruētas tieši tādā pašā veidā un būtiski neatšķiras no kosmosa raķetēm. Viņi spēj pilnībā iznīcināt gan dzīvību uz visas planētas, gan pašu dzīvību.

Daudzpakāpju ballistiskās raķetes Viņi ieiet zemajā Zemes orbītā un no turienes trāpa zemes mērķiem ar sadalītām kaujas galviņām ar kodolgalviņām. Turklāt viņiem ir nepieciešamas 20–25 minūtes, lai aizlidotu uz attālāko punktu.

Grūti iedomāties, kā mainīsies mūsu pasaule, ja tajā nonāks lēti kosmosa palaišanas lidojumi. Bāzes uz citām planētām un satelītiem, kosmosa tūrisms, orbitālās rūpnīcas un daudz kas cits kļūs ne tikai par realitāti, bet arī par ikdienu. Visu astronautikas galvenais mērķis tagad ir samazināt kravas transportēšanas izmaksas ārpus mūsu šūpuļa robežām. Es piedāvāju jūsu uzmanībai pārskatu par populārākajiem projektiem kravas palaišanai, izmantojot ne-raķešu metodes.

Kosmosa lifts

Tai ir jābūt vispopulārākajai un plašsaziņas līdzekļos plaši izplatītajai metodei. Kosmosa lifts ir kabelis, kas izstiepts no Zemes virsmas un stiepjas no tās 144 000 km kosmosā.
Bāze ir vieta uz planētas virsmas, kur tiek piestiprināts kabelis un sākas kravas celšana. Tas var būt gan mobils (piemēram, novietots uz okeāna kuģa), gan nekustams. Pārvietojamās pamatnes priekšrocība ir diezgan acīmredzama - ir iespējams izvairīties no viesuļvētrām un vētrām, kas var sabojāt kabeli.

Kabelis Tas ir ļoti plāns pavediens (protams, attiecībā pret tā garumu), kas izgatavots no īpaši izturīga materiāla, iziets ārpus ģeostacionārās orbītas un tiek turēts šajā pozīcijā centrbēdzes spēka ietekmē. Pašlaik šādu materiālu nav iespējams izveidot, taču saskaņā ar teoriju par šādu materiālu varētu kļūt oglekļa nanocaurules. Diemžēl to ražošana rūpnieciskā mērogā joprojām ir ļoti tālu. Telpas saites stiprībai atkarībā no augstuma jābūt 65-120 gigapaskāliem (salīdzinājumam tērauda izturība nepārsniedz 1 GPa).

Pretsvars kalpo, lai nodrošinātu, ka kabelis vienmēr ir nospriegotā stāvoklī. Tie var kalpot kā jebkurš masīvs objekts, vai tas būtu asteroīds vai kosmosa bāze (kas ir pievilcīgāka). Pretsvars atrodas ievērojami virs ģeostacionārās orbītas, tāpēc, ja kabelis pārtrūkst, tas var lidot gandrīz Saules orbītā. Tāpēc, ja tie kalpos par kosmosa staciju, tai jābūt aprīkotai ar savu piedziņas sistēmu.

Kravas orbītā izceļ speciāls pacēlājs (vai varbūt pat vairāk nekā viens), un pēc zinātnieku aprēķiniem braucienam no gala līdz galam vajadzētu ilgt aptuveni 7 dienas. Protams, ne ātri, bet ļoti lēti. Galu galā tas ir daudz ātrāk nekā palaišana ar raķetēm, kuru sagatavošana ilgst vairākus mēnešus. Protams, šāda mēroga projektam ir jābūt starptautiskam, jo ​​neviena valsts nevar tikt galā viena. Un tas, savukārt, rada vairākas problēmas un jautājumus. Pirmkārt, kurā teritorijā šāda konstrukcija ir jānovieto? Patiešām, tā milzīgo izmēru dēļ nav iespējams izvairīties no vairāku valstu gaisa telpas pārkāpšanas. Otrkārt, kosmiskais lifts ir jāaizsargā no teroristu uzbrukumiem un militāriem konfliktiem.

Plusi:

• Relatīvais lētums kravu nogādāšanai ģeostacionārajā orbītā
• Ievērojams izmaksu ietaupījums, palaižot starpplanētu kosmosa kuģi
• Iespēja īstenot lētas kosmosa ekskursijas
• Atšķirībā no raķetēm atmosfērā neizdalās toksiskas vielas

Mīnusi:

• Īstenošanas sarežģītība
• Augstas būvniecības izmaksas
• Nepieciešamība atrisināt daudzus juridiskus un juridiskus jautājumus

Jā, un kabelim vajadzētu būt no izturīga materiāla, kura, diemžēl, tagad nav.

Vispiemērotākais un radīšanai tuvākais materiāls ir oglekļa nanocaurules, taču to ražošanas progress atstāj daudz ko vēlēties. Turklāt tas nav ātrākais veids, kā nokļūt orbītā.

Piepūšams lifts nosūtīšanai kosmosā

Kanādas uzņēmums Thoth Technology nolēma izvēlēties mazāk ambiciozu ceļu. Torņa augstums, kura patents ASV tika izdots 2015.gada 21.jūlijā, būs 20 kilometri, bet diametrs – aptuveni 230 metri.

Tornis tiks aprīkots ar vienu vai vairākiem klājiem, no kuriem varēs palaist satelītus ar kravām. 20 kilometri var neizklausīties tik iespaidīgi kā 36 tūkstoši kilometru, taču Tota tornis tik un tā būtu 20 reizes augstāks par jebkuru citu cilvēka veidotu konstrukciju, kas šobrīd atrodas uz Zemes. Turklāt tas būs pietiekami augsts, lai samazinātu kosmosa palaišanas izmaksas par aptuveni trešdaļu.

Kanādas inženieri ierosina izgatavot torni no pastiprinātām piepūšamām sekcijām ar iekšējo liftu.

Milzu piepūšamajam tornim nevajadzētu šūpoties vējā, taču pati konstrukcija būs pārāk augsta, lai izmantotu virves. Šī iemesla dēļ eksperti iesaka izmantot spararatu sistēmu, kas nodrošinās dinamisku stabilitāti un darbosies kā konstrukcijas kompresori. Spararati spēs regulēt spiedienu un rotāciju, kompensēt jebkuru torņa izliekumu un visu laiku noturēt to fiksētā stāvoklī.

Patentā arī pieņemts, ka lifts nepārvietosies pa kabeļiem (divdesmit kilometru garš kabelis nevarētu izturēt savu svaru bez deformācijas). Kravas tiks nogādātas uz augšu vai nu caur pneimatisko cauruli, pateicoties ievadītajam spiedienam, vai no ārpuses, izmantojot ierīces, kas līdzīgas mehāniskiem zirnekļiem.

Tota torņa galvenais mērķis būs palaist kosmosa kuģi no torņa augšas. Tas darbosies kā palaišanas platforma un aizstās nesējraķetes pirmo posmu. To var izmantot arī nolaišanai un degvielas uzpildei.

Skyhook ir rotējošs satelīts, kas atrodas zemā Zemes orbītā, un divi diezgan gari kabeļi, kas atšķiras no tā pretējos virzienos. Satelītam ir jāgriežas savas orbītas plaknē tā, lai kabeļi ar katru apgriezienu saskartos ar atmosfēras augšējām robežām.

Struktūras griešanās ātrums daļēji vai pilnībā kompensēs orbītas ātrumu. Kopumā Skyhook atgādina milzu panorāmas ratu ar diviem spieķiem sānos, kas ripo gar zemes virsmu ar orbītas ātrumu. Skyhook kabeli var izmantot, lai apturētu kravas no hiperskaņas lidmašīnām vai stratosfēras baloniem. Tajā pašā laikā visa Skyhook struktūra darbojas kā milzu spararats – griezes momenta un kinētiskās enerģijas akumulators.

Sākt cilpu

Palaišanas cilpa vai Lofstrom cilpa ir kabeļu transporta sistēmas dizains, kas paredzēts kravas palaišanai zemās Zemes orbītā. Projekta pamatā ir kabelis, kas nepārtraukti pārvietojas ar milzīgu ātrumu (12-14 km/s) vakuuma caurulē. Lai nodrošinātu, ka vads nesaskaras ar caurules sienām, tie ir atdalīti viens no otra ar magnētisku balstiekārtu.

Kosmosa cilpas akseleratora sadaļa (atgriešanas kabelis nav parādīts).

Kopumā šī ierīce ir milzīga aptuveni 2000 km gara konstrukcija, un pašai cilpai jāpaceļas līdz 80 km augstumam un jātur tur, pateicoties rotējošā kabeļa inerces momentam. Pagriežot kabeli, visas konstrukcijas svars būtībā tiek pārnests uz magnētisko gultņu pāri, kas to atbalsta, pa vienam katrā galā. Šīs sistēmas priekšrocība ir tā, ka tā var atbalstīt kosmosa tūristu palaišanu, vienlaikus nodrošinot salīdzinoši vieglu g-spēka līmeni 3g.

Priekšrocības

Paredzams, ka palaišanas cilpa nodrošinās augstu palaišanas ātrumu (vairāki palaišanas reizes stundā neatkarīgi no laikapstākļiem), un šī sistēma praktiski nerada piesārņojumu. vidi. Raķetes palaišanas laikā rodas piesārņotāji nitrātu veidā, jo paaugstināta temperatūra izplūdes gāzes, un atkarībā no degvielas veida var izdalīties siltumnīcefekta gāzes. Starta cilpa kā elektriskās spēkstacijas veids ir videi draudzīgs, tas var darboties no jebkura enerģijas avota: ģeotermālā, kodolenerģijas, saules, vēja vai jebkura cita, pat periodiska veida, jo sistēmā ir iebūvēta milzīga enerģijas krātuve. ierīci.

Atšķirībā no kosmosa lifta, kuram cauri radiācijas joslai jāpārvietojas vairākas dienas, palaišanas cilpas pasažieri var tikt palaisti zemās Zemes orbītā, kas atrodas zem radiācijas jostas, vai caur to dažu stundu laikā. Šī situācija ir līdzīga tai, ar kuru saskaras Apollo astronauti, kuriem radiācijas devas bija 200 reižu mazākas, nekā spēja nodrošināt kosmiskais lifts.

Atšķirībā no kosmosa lifta, kuram visā garumā draud sadursme ar kosmosa atkritumiem un meteorītiem, palaišanas cilpa atrodas augstumos, kur gaisa pretestības dēļ orbītas ir nestabilas. Kosmosa atkritumi tur nepaliek uz ilgu laiku, iespēja, ka tie saduras ar iekārtu, ir diezgan maza. Lai gan kosmosa lifta kalpošanas laiks ir aptuveni vairāki gadi, palaišanas cilpas bojājumi vai iznīcināšana notiek salīdzinoši reti. Turklāt palaišanas cilpa pati par sevi nav nozīmīgs kosmosa atkritumu avots pat avārijas gadījumā. Visiem tā iespējamajiem fragmentiem būs perigeja, kas krustosies ar atmosfēru, vai arī to ātrums būs mazāks par pirmo kosmisko ātrumu.

Palaišanas cilpa ir paredzēta cilvēku pārvadāšanai, jo tās maksimālais paātrinājums ir 3 g, kas ir drošs un ar ko var izturēt lielākā daļa cilvēku. Turklāt tas nodrošina daudz ātrāku veidu, kā sasniegt kosmosu nekā kosmosa lifts.

Palaišanas cilpa darbosies klusi un atšķirībā no raķetēm neradīs nekādu troksni.

Visbeidzot, zemās izmaksas par kravas palaišanu orbītā padara to piemērotu pat kosmosa kolonizācijai.

Grūtības

Nevītītā cilpa tiks saglabāta liela summa enerģija impulsa veidā. Tā kā Maglev sistēmai būs daudz dublēšanas, atteice nelielā apgabalā neietekmēs sistēmas funkcionalitāti. Bet, ja notiks ievērojama struktūras iznīcināšana, tiks atbrīvota visa uzkrātā enerģija (1,5 petadžouli), kas ir līdzvērtīga atombumbas sprādzienam ar jaudu 350 kilotonnu (lai gan bez radiācijas emisijas). Lai gan tas ir milzīgs enerģijas daudzums, maz ticams, ka visa konstrukcija tiks iznīcināta tās ļoti lielā izmēra dēļ, kā arī tāpēc, ka tiks konstatēta kļūme Lielākā daļa enerģija tiks novirzīta uz īpaši paredzētu vietu. Var būt nepieciešams veikt pasākumus, lai nolaistu kabeli no 80 km augstuma ar minimāliem bojājumiem, piemēram, nodrošināt izpletņus. Tāpēc drošības un astrodinamisku apsvērumu dēļ palaišanas cilpa būs jāuzstāda virs okeāna netālu no ekvatora, prom no apdzīvotām vietām.

Publicētajai palaišanas cilpas konstrukcijai ir nepieciešama elektroniska magnētiskās levitācijas kontrole, lai samazinātu jaudas izkliedi un stabilizētu kabeļa vājināšanos, ko izraisa citi iemesli. Nestabilitāte galvenokārt radīsies rotējošajās sekcijās, kā arī kabelī.

Rotācijas sekcijas ir potenciāli nestabilas, jo rotora pārvietošana prom no magnētiem samazina magnētisko pievilcību, savukārt virzība pret magnētiem palielina pievilcību. Jebkurā gadījumā rodas nestabilitāte. Šī problēma tiek atrisināta, izmantojot servo vadības sistēmas, kas kontrolē magnētu spēku. Lai gan servo uzticamība pie liela rotora ātruma ir izpētes priekšmets, ļoti daudzas sērijas servo sekcijas tiks zaudētas, lai ierobežotu rotoru sistēmas atteices gadījumā.

Arī kabeļa posmiem būs šāds potenciālais liktenis, lai gan spēks ir daudz mazāks. Tomēr ir vēl viena potenciāla nestabilitāte, proti, kabelis/apvalks/rotors var izgriezties (piemēram, Lariat ķēde), un šī procesa amplitūda var palielināties bez ierobežojumiem (rezonanse). Lofstroms uzskata, ka šo nestabilitāti varētu kontrolēt arī reāllaikā, izmantojot servomehānismus, lai gan neviens to vēl nav izdarījis.

Lai sistēmā uzturētu vakuumu pieņemamā līmenī, jums būs nepieciešami daudzi vakuuma sūkņi, kas vienmērīgi sadalīti visā garumā (t.i., arī 80 kilometru augstumā), kas pastāvīgi strādā sūknēšanai, lai kompensētu noplūdi.

Grūtības ir iegūt nepieciešamo elektroenerģiju okeāna vidū.

Problēmas

• Suborbitālā kosmosa lidojumi sākas aptuveni 100 km augstumā, savukārt jau 30 km augstumā gaisa blīvuma samazināšanās noliedz spārnu aerodinamiskās priekšrocības un ir nepieciešama raķešu tehnoloģija, lai vēl vairāk palielinātu augstumu.
• Mērogojamība ir sarežģīta – raķetes, kas orbītā palaiž vismaz 2 tonnas, sver 100-200 tonnas, kas ir tuvu esošo lidmašīnu celtspējas robežai: An-124 paceļ 120 tonnas, An-225 – 247 tonnas.
• Lietderīgās kravas un nesējraķetes konstrukcijas izturības problēmas - satelīti bieži ir paredzēti, lai izturētu tikai aksiālas pārslodzes, un pat horizontālā montāža (kad satelīts atrodas “uz sāniem”) viņiem nav pieņemama.
• Nepieciešamība izstrādāt jaudīgus hiperskaņas dzinējus. Tā kā efektīvs nesējs ir ātrs nesējs, parastie turboreaktīvie dzinēji ir slikti piemēroti.

Pašreizējā tehnoloģiju attīstības līmenī aviācijas un kosmosa sistēmas var kļūt efektīvi līdzekļi kravu nogādāšana orbītā, bet tikai tad, ja šīs kravas ir mazas (piecu tonnu apgabalā) un pārvadātājs ir hiperskaņas.

StarTram, orbitālais lielgabals (Gausa lielgabals), elektromagnētiskā katapulta un raķešu ragavas.

Visas šīs idejas ir līdzīgas idejai par objektu palaišanu, šaujot no milzīga pistoles, ko zinātniskās fantastikas rakstnieki uzskatīja jau 19. gadsimtā. Laika gaitā koncepcija tika uzlabota, un šodien teorētiķi to joprojām uzskata par iespējamā metode piegāde orbītā. Šīs bezraķetes palaišanas metodes būtība ir “izšaut” ierīci ar elektromagnētiskā paātrinājuma palīdzību, dodot tai pietiekamu ātrumu, un, sasniedzot orbītu, tā patērē minimālu pārvadājamo degvielu, spējot pārvadāt maksimāli kravu.

StarTram piedāvā bezpilota kuģi ar 30 g pārslodzi paātrināt pa 130 km garu tuneli, kura galā ir plazmas logs, kas neļauj tunelī iekļūt gaisam. Ideālā gadījumā logam jāatrodas 6000 km augstā kalna virsotnē, kur palaišana tiks veikta 10 grādu leņķī ar ātrumu 8,78 km/s. Bonusu no Zemes griešanās var iegūt arī papildu ātruma veidā, ja “šauj” uz austrumiem, kas kompensē zaudējumus no atmosfēras pārejas.

Pats dizains atgādinās milzīgu artilērijas ieroci, kura stobra garums var sasniegt vairākus kilometrus, vai arī atrodas dziļi virsmā pēc raķešu tvertnes principa.

Teorētiski šāda konstrukcija ļaus paātrināt šāviņu līdz pirmajam kosmiskajam ātrumam (apmēram 8 km/s), kas nepieciešams iekļūšanai stacionārā orbītā, tomēr ar šādu paātrinājumu sasniegtās pārslodzes būs milzīgas, ap 100g; un gaisa pretestība zemākajos atmosfēras slāņos prasīs lieljaudas karstumizturīgus materiālus čaulas “lādiņam”, tāpēc būtu saprātīgi šo palaišanas metodi izmantot tikai kravām.

Pats kosmosa lielgabals nav piemērots kravas palaišanai stabilā orbītā ap Zemi. Fizikas likumi neļauj sasniegt stabilu orbītu bez lidojuma korekcijas pēc palaišanas. Palaišanas trajektorija var būt paraboliska, hiperboliska vai eliptiska (sasniedzot pirmo evakuācijas ātrumu).

Pēdējais beidzas uz Zemes virsmas palaišanas punktā (plus vai mīnus planētas rotācija un atmosfēras pretestība). Tas nozīmē, ka bez regulēšanas ballistiskā trajektorija vienmēr beigsies ar kritienu uz planētu pirmajā orbītā, ja palaišana tiks veikta ar pirmo bēgšanas ātrumu. Palaižot ar otro bēgšanas ātrumu, šāviņš nokļūst orbītā ap Sauli, kas krustojas ar Zemes orbītu, tomēr šī orbīta citu planētu radīto traucējumu dēļ var mainīties un vairs nekrustoties ar Zemes orbītu. Tāpēc palaišana no kosmosa pistoles ir iespējama tikai ierīcēm, kas aprīkotas ar saviem dzinējiem korekcijai, un tām ir nepieciešama arī nopietna termiskā aizsardzība, lai tās izietu cauri atmosfērai.

Bet, piemēram, uz Mēness, kur nav atmosfēras, lielgabala konstrukcija var būt optimāla.

Lāzera piedziņas sistēmas

Lāzera piedziņas sistēmas var pārraidīt kosmosa kuģa impulsu divās daļās Dažādi ceļi. Pirmais veids ir izmantot fotonu spiedienu, pārraidot impulsu, kas līdzīgs saules un lāzera burām. Otrā metode izmanto lāzeru, lai uzsildītu kosmosa kuģa darba šķidrumu, tāpat kā parastajā raķetē.

Piemēram, lai palaistu 100 kg smagu satelītu, nepieciešams lāzers ar jaudu vismaz 1 MW. Tagad ir noskaidrots, ka augstākminētajiem mērķiem visefektīvāk var izmantot gāzes dinamisko lāzeru. Šajā gadījumā lāzertehnoloģijas būtiski krustojas ar mūsdienu raķešu radīšanas tehnoloģiju, kas jau ir diezgan labi attīstīta pēdējo 50 gadu laikā, kas ļauj izvirzīt līdzīgus uzdevumus. Turklāt lāzeram jādarbojas impulsu periodiskā režīmā ar lielu īsu impulsu atkārtošanās ātrumu, lai novērstu ienākošā lāzera starojuma ekranēšanas procesu ar plazmu, kas rodas dzinēja darbības laikā, kā arī palielinātu tā darbības efektivitāti. Pēc pašmāju un ārvalstu ekspertu domām, šādus lāzera reaktīvos dzinējus var izmantot kā daļu no lētām vienpakāpes nesējraķetēm nano-mikro- un minisatelītiem.

Kosmosa strūklaka

Šo koncepciju pirmo reizi ieviesa Roberta L. Forvarda, Mārvina Minska, Džona Makartija, Hansa Moraveka, Roderika Haida un Louela Vuda kopīgie centieni. Daudz informācijas par viņu var atrast Roberta L. Forvarda grāmatā Neatšķirams no maģijas.

Atšķirībā no oriģinālā kosmosa lifta dizaina strūklaka ir ārkārtīgi augsts tornis, jo tik augsts tornis nevar izturēt savu svaru, izmantojot tradicionālos materiālus, plānots, ka šis svars tiks atbalstīts šādi: torņa iekšpuse būs doba, iekšpusē šajā dobumā ir īpaša granulēta viela. Šī viela pēc kinētiskās enerģijas nodošanas tai ātri virzās uz augšu no torņa apakšas un pārnes šo enerģiju uz tā augšējo daļu, pēc tam gravitācijas ietekmē tā nokrīt atpakaļ, tādējādi tornis no krišanas.

Kosmosa strūklaka izmanto nepārtrauktu elektromagnētiski paātrinātu metāla granulu plūsmu, lai nogādātu slodzi ārkārtējos augstumos, izmantojot to pašu pamata fiziku, ko parasta strūklaka tur plastmasas bumbiņu virs vertikālas ūdens straumes.

Miljoniem lielas metāla granulas tiks izlaistas "deflektora" stacijā augstu virs zemes, kas izmantos magnētisko lauku, lai noķertu granulas, ar elektromagnētisko paātrinātāju izsūtot tās pa līkumu un nogādājot atpakaļ zemē. Savukārt uz zemes esošā stacija izmantos magnētisku "liekšķere", lai noķertu bumbiņas, ar spēcīgu elektromagnētisko paātrinātāju palaižot tās līkumā atpakaļ uz staciju, un tas viss notiek vienā nepārtrauktā ciklā. Spiediens, ko nepārtraukta granulu plūsma iedarbojas uz kausa magnētiskajiem laukiem un izliekto paātrinātāju, visu struktūru noturēs gaisā.

Kosmosa strūklakas izpratnes atslēga ir tāda, ka tā izmanto nepārtrauktu granulu plūsmu, lai pastāvīgi nospiestu staciju un paceltu to. Atcerieties analoģiju ar strūklaku, šādi tā var noturēt bumbiņu, kas piekārta ūdens straumē, nepārtraukti cirkulējot ūdeni: ūdens, kas iekrīt atpakaļ strūklakā, tiek iesūkts ūdens ņemšanas vietās un tiek padots atpakaļ ūdens straumē un tā. bezgalīgi. Tas pats ar kosmiskās strūklakas metāla “strūklu”.

Turklāt ir svarīgi saprast, ka granulām un stacijai nekad nebūs fiziska kontakta. Kaura un izliektā akseleratora magnētiskie lauki darbojas kā savdabīgs buferis, novēršot bojājumus no granulām, kas steidzas uz staciju ar ātrumu 4 km/s. Tomēr granulas, ejot cauri, izdara spiedienu uz magnētiskajiem laukiem, un šis spēks, savukārt, tiek pārnests uz staciju, saglabājot to augstu.

Izmantojot šo tehnoloģiju, strūklaka varēja pacelt pilnībā aprīkotu kosmosa staciju, kas sver 40 tonnas vai vairāk, jebkurā augstumā, pat kosmosa lifta augstumā (40 000 km). Tomēr, jo lielāks augstums, jo vairāk enerģijas ir nepieciešams (vairāk par to tālāk). Lai uzturētu aptuveni 2000 km augstu kosmisko strūklaku, nepieciešama pastāvīga enerģija, kas ir salīdzināma ar mūsdienu pilsētas patēriņu.

Taču viena no strūklakas priekšrocībām ir tā, ka, tiklīdz sistēma ir iedarbināta, tās uzturēšanai nepieciešamā enerģija būs daudz mazāka nekā tās iedarbināšanai. Impulsa zudums no gravitācijas, granulu straumei paceļoties, tiks precīzi līdzsvarots ar impulsa pieaugumu no gravitācijas, straumei nokrītot uz zemes staciju un sistēmas kopējais impulss nekad nemainās. Entropija nosaka, ka laika gaitā daļa enerģijas galu galā tiks zaudēta, taču to var viegli kompensēt ar palīgelektrostacijām, kas nodrošina nelielu daļu no enerģijas, kas nepieciešama, lai sākotnēji iedarbinātu sistēmu. Tādējādi, pat ja strāvas padeve tiek pārtraukta, strūklaka kādu laiku darbosies normāli. Gaisvadu stacijām, kuru augstums ir 1000 km vai vairāk, tas var ilgt vairākas stundas.

Vēl viena kosmosa strūklakas priekšrocība ir tā, ka sistēmu var uzbūvēt no nulles. Zemes staciju un stacijas deflektoru ar to pastiprinātājiem var pilnībā uzbūvēt uz zemes, un stacija atradīsies virs zemes stacijas ar izlīdzinātiem pastiprinātājiem. Tad granulu plūsmas spēks lēnām, bet galu galā paceltu staciju, vispirms par dažiem centimetriem, pēc tam par vairākiem simtiem metru un tā tālāk kilometru pēc kilometra. Procesu var apturēt jebkurā augstumā, no dažiem centimetriem līdz vairākiem tūkstošiem metru, uz nenoteiktu laiku, ļaujot veikt kalibrēšanu, apkopi, jaunu būvniecību utt.

Strūklakas atbalsta avotu var izmantot arī sānu konstrukciju, piemēram, liftu vai sienu atbalstam visā tās garumā. Elektromagnētiskos paātrinātājus/palēninātājus var uzbūvēt vertikāli gar granulu "straumi", tāpēc, pamatojoties uz granulu spēku, lēnām var veidoties strūklaka. Tā kā sienas sekcijas (un jebkura iekšējā konstrukcija) var uzturēties gaisā, izmantojot iekšējo plūsmu, kas iet caur tām, tās netiks pārslogotas, kā tas notiktu parastajām ēkām simtiem vai tūkstošiem kilometru augstumā.

Tādējādi ar kosmosa strūklakām var izveidot patiesi gigantiskas ēkas un torņus. Un, atšķirībā no kosmosa lifta, kosmosa strūklakas uzbūvēšanai nav nepieciešami īpaši dārgi vai šobrīd neesoši materiāli. Mūsdienu sakausējumi un kompozītmateriāli ir diezgan piemēroti tā konstrukcijai.

Acīmredzamākais šādas īpaši augstas konstrukcijas izmantošanas veids, protams, būtu kā kosmosa palaišana bez raķešu. Var uzstādīt uz ārējām sienām elektromagnētiskie paātrinātāji“izšaujot” slodzes orbītā. Ar aptuveni 40 km augstu strūklaku pietiktu, lai nogādātu pasažierus orbītā ar mazāku par 3 g paātrinājumu, un viena 100 km augsta vai augstāka varētu vienkārši izmest kravu tieši orbītā, nepārsniedzot pat 1 g.

Strūklakas torni var izmantot arī kā milzīgu arkoloģiju, pētniecības objektu, rūpniecības centru utt. 100 kilometrus augstās un 100 metrus platās strūklakas tilpums būs aptuveni 7,85 kubikkilometri. Dizaineri un arhitekti var izmantot šo telpu visam, ko vēlas. Taču iespējami arī platāki un ietilpīgāki torņi.

Priekšrocības salīdzinājumā ar kosmosa liftu

• Kosmosa strūklaku iespējams uzbūvēt, izmantojot šobrīd pieejamās tehnoloģijas. Tam atšķirībā no kosmosa lifta nav nepieciešami eksotiski materiāli (piemēram, nanocaurules).
• Kosmosa strūklaku var uzbūvēt no Zemes, nevis no GEO, kā tas ir ar kosmosa liftu.
• Kosmosa strūklaku var uzbūvēt jebkurā Zemes punktā, ne tikai pie ekvatora.
• Kosmosa strūklaku var uzbūvēt uz debess ķermeņiem ar ļoti mazu rotācijas ātrumu, piemēram: Mēness, Venēra.
• Kosmosa strūklaku, visticamāk, neskars kosmosa atkritumi, jo tā ir mazāka nekā kosmosa lifts.

Trūkumi salīdzinājumā ar kosmosa liftu

Tās galvenais trūkums ir tas, ka tā ir aktīva struktūra un tāpēc tai nepieciešama pastāvīga enerģija.

Līdz ar to redzam, ka šodien neviena no piedāvātajām metodēm nav sasniedzama, kas ir ekonomiskās maksātnespējas un nepieciešamo tehnoloģiju un materiālu trūkuma dēļ. Tomēr nepieciešamība iegūt jaunus resursus, attīstīt planētas un pavadoņus agrāk vai vēlāk piespiedīs mūs uzskatīt iepriekš aprakstītās metodes nevis kā zinātniskās fantastikas rakstnieku un teorētiķu izgudrojumus, bet gan par reālu un nepieciešamu alternatīvu esošajai raķešu palaišanai. šodien.

Raķešu dzinēji izspiež liesmas kosmosa kuģis orbītā ap Zemi. Citas raķetes aizved kuģus ārpus Saules sistēmas.

Jebkurā gadījumā, domājot par raķetēm, mēs iztēlojamies kosmosa lidojumus. Taču raķetes var lidot arī tavā istabā, piemēram, dzimšanas dienas svinību laikā.

Raķetes mājās

Parasta balons var būt arī raķete. Kā? Piepūtiet balonu un saspiediet tā kaklu, lai gaiss neizplūstu. Tagad atlaidiet bumbu. Viņš sāks lidot pa istabu pilnīgi neparedzami un nekontrolējami, no viņa izplūstošā gaisa spēka stumts.

Šeit ir vēl viena vienkārša raķete. Uzliksim lielgabalu dzelzceļa vagonam. Sūtīsim viņu atpakaļ. Pieņemsim, ka berze starp sliedēm un riteņiem ir ļoti maza un bremzēšana būs minimāla. Izšausim ar lielgabalu. Šāviena brīdī ratiņi virzās uz priekšu. Ja sākat bieži fotografēt, ratiņi neapstāsies, bet uzņems ātrumu ar katru šāvienu. Lidot atmuguriski no lielgabala stobra, šāviņi stumj ratiņus uz priekšu.

Saistītie materiāli:

Kā astronauti guļ kosmosā?

Spēku, kas tiek radīts šajā gadījumā, sauc par atsitienu. Tieši šis spēks liek jebkurai raķetei kustēties gan uz zemes, gan kosmosā. Lai kādas vielas vai priekšmeti tiktu izmesti no kustīga objekta, stumjot to uz priekšu, mums būs raķešu dzinēja paraugs.

Raķete ir daudz labāk piemērota lidošanai kosmosa tukšumā nekā zemes atmosfērā. Lai palaistu raķeti kosmosā, inženieriem ir jāprojektē jaudīgi raķešu dzinēji. Viņi savus projektus pamato ar universālajiem Visuma likumiem, ko atklāja izcilais angļu zinātnieks Īzaks Ņūtons, kurš strādāja 17. gadsimta beigās. Ņūtona likumi apraksta gravitāciju un to, kas notiek ar fiziskajiem ķermeņiem, kad tie pārvietojas. Otrais un trešais likums palīdz skaidri saprast, kas ir raķete.

Raķešu kustība un Ņūtona likumi

Otrais Ņūtona likums saista kustīga objekta spēku ar tā masu un paātrinājumu (ātruma izmaiņas laika vienībā). Tādējādi, lai izveidotu jaudīgu raķeti, tās dzinējam lielā ātrumā ir jāizmet lielas sadedzinātas degvielas masas. Trešais Ņūtona likums nosaka, ka darbības spēks ir vienāds ar reakcijas spēku un ir vērsts uz to pretējā pusē. Raķetes gadījumā darbības spēks ir karstās gāzes, kas izplūst no raķetes sprauslas, pretspēks stumj raķeti uz priekšu.

Īsa raķešu vēsture

Vispārējais reaktīvo lidojuma princips, kas bija visu raķešu pamatā, ir vienkāršs – kāda daļa tiek atdalīta no ķermeņa, iedarbinot visu pārējo.

Nav zināms, kurš pirmais ieviesa šo principu, taču dažādi minējumi un minējumi atgriež raķešu zinātnes ģenealoģiju līdz Arhimēdam. Par pirmajiem šādiem izgudrojumiem droši zināms ir tas, ka tos aktīvi izmantoja ķīnieši, kas tos lādēja ar šaujampulveri un sprādziena dēļ palaida debesīs. Tā viņi izveidoja pirmo cietais kurināmais raķetes. Eiropas valdības jau agri izrādīja lielu interesi par raķetēm

Otrais raķešu bums

Raķetes gaidīja spārnos un gaidīja: 20. gadsimta 20. gados sākās otrais raķešu uzplaukums, un tas galvenokārt ir saistīts ar diviem nosaukumiem.

Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis, autodidakts zinātnieks no Rjazaņas provinces, neskatoties uz grūtībām un šķēršļiem, pats sasniedza daudzus atklājumus, bez kuriem nebūtu iespējams pat runāt par kosmosu. Ideja par šķidrās degvielas izmantošanu, Ciolkovska formula, kas aprēķina lidojumam nepieciešamo ātrumu, pamatojoties uz galīgās un sākotnējās masas attiecību, daudzpakāpju raķete - tas viss ir viņa nopelns. Lielā mērā viņa darbu ietekmē tika izveidota un formalizēta pašmāju raķešu zinātne. Padomju Savienībā spontāni sāka veidoties reaktīvās piedziņas izpētes biedrības un aprindas, tostarp GIRD - grupa reaktīvās piedziņas izpētei, un 1933. gadā ar varas iestāžu aizbildnību parādījās Reaktīvo dzinēju institūts.

Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis.
Avots: Wikimedia.org

Otrs raķešu sacensību varonis ir vācu fiziķis Vernhers fon Brauns. Braunam bija izcila izglītība un dzīvs prāts, un pēc iepazīšanās ar citu pasaules raķešu zinātnes koridoru Heinrihu Obertu viņš nolēma pielikt visas pūles raķešu radīšanai un uzlabošanai. Otrā pasaules kara laikā fon Brauns faktiski kļuva par Reiha "atriebības ieroča" - raķetes V-2 - tēvu, ko vācieši sāka izmantot kaujas laukā 1944. “Spārnotās šausmas”, kā to sauca presē, atnesa iznīcināšanu daudzām Anglijas pilsētām, taču, par laimi, tolaik nacisma sabrukums jau bija laika jautājums. Vernhers fon Brauns kopā ar brāli nolēma padoties amerikāņiem, un, kā rāda vēsture, šī bija laimīga biļete ne tikai un ne tik daudz zinātniekiem, bet arī pašiem amerikāņiem. Kopš 1955. gada Brauns ir strādājis Amerikas valdībā, un viņa izgudrojumi veido ASV kosmosa programmas pamatu.

Bet atgriezīsimies pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados. Padomju valdība novērtēja entuziastu dedzību ceļā uz kosmosu un nolēma to izmantot savās interesēs. Kara gados sistēma “Katyusha” sevi parādīja lieliski zalves uguns, kas izšāva raķetes. Tas daudzējādā ziņā bija novatorisks ierocis: Katjuša, kas balstīta uz Studebaker vieglo kravas automašīnu, ieradās, apgriezās, izšāva sektoru un aizgāja, neļaujot vāciešiem atjēgties.

Kara beigas mūsu vadībai izvirzīja jaunu uzdevumu: amerikāņi demonstrēja pasaulei pilnu kodolbumbas jaudu, un kļuva pilnīgi skaidrs, ka uz lielvalsts statusu var pretendēt tikai tie, kuriem ir kaut kas līdzīgs. Taču radās problēma. Fakts ir tāds, ka papildus pašai bumbai mums bija nepieciešami piegādes transportlīdzekļi, kas varētu apiet ASV pretgaisa aizsardzību. Lidmašīnas tam nebija piemērotas. Un PSRS nolēma paļauties uz raķetēm.

Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis nomira 1935. gadā, bet viņa vietā stājās vesela jauno zinātnieku paaudze, kas cilvēku sūtīja kosmosā. Šo zinātnieku vidū bija Sergejs Pavlovičs Koroļovs, kuram bija lemts kļūt par padomju "trumpi" kosmosa sacīkstēs.

PSRS ar visu degsmi ķērās pie savas starpkontinentālās raķetes radīšanas: tika organizēti institūti, pulcēti labākie zinātnieki, Podlipkos pie Maskavas tika izveidots raķešu pētniecības institūts, un darbs ritēja pilnā sparā.

Tikai kolosāls pūļu, resursu un prāta piepūle to padarīja iespējamu Padomju savienība V tik drīz cik vien iespējams uzbūvējiet savu raķeti, ko viņi sauca par R-7. Tieši ar tā modifikācijām kosmosā tika palaists Sputnik un Jurijs Gagarins, un Sergejs Koroļovs un viņa domubiedri uzsāka cilvēces kosmosa laikmetu. Bet no kā sastāv kosmosa raķete?