Ракета,запитываемая лазером: способ вырваться из гравитационного колодца Земли?

[pkl]

Я поясню. Начнём с задачи. Вы говорите о том, как вырваться из гравитационного колодца. Вопрос: если мы достигли низкой орбиты, 200 - 400 км, ну или около того, мы вырвались из гравитационного колодца? Ничего подобного! Что лететь куда-то дальше, нам надо ещё потратить энергию и немало. Мы застряли где-то на его стенках. Говорить о выходе из гравитационного колодца Земли мы, строго говоря, сможем только тогда, когда окажемся на гелиоцентрической орбите. Ну или хоть около Луны, где можем найти ресурсы, чтобы двигаться дальше. Ну а возможный платёжеспособный спрос на нашу систему может возникнуть только у ГСО. У тех, кто её эксплуатирует. Вот, собственно, ближайшая цель для нас. И, что интересно, лазерная ракета подходит для вылезания из гравитационной ямы куда лучше, чем обычная химическая. Именно потому что мы можем закачать в луч достаточно много энергии и превратить реактивную массу в плазму /хотя очевидно также, что существует ограничение на плотность энергии в луче - при достижении некоего порога атмосферный воздух будет весь превращаться в плазму и поглотить всю энергию луча, до полезной нагрузки ничего не дойдёт/. Но! Есть один момент.

Вообще, мне кажется, при обсуждении альтернативных средств выведения допускается одна концептуальная ошибка. Мы пытаемся сделать ещё одну ракету. Но лазерная ракета - это НЕ ракета в её традиционном понимании. Двигателя нет, источник энергии извне. Рабочего тела тоже почти нет. Да и задачи у такого средства выведения несколько другие. Т.е. у этой штуки совсем другая экологическая ниша. По своей концепции она ближе космическому лифту или электромагнитной катапульте, нежели к "Протону" или "Союзу". Лазерный луч - это "трос", по которому поднимается полезная нагрузка. При этом, чтобы минимизировать потери энергии, "подъём" должен быть как можно короче. Видимо, стартовать она будет как 53Т6:
Пуск противоракеты системы А-135.mp4
ПРС-1 / ABM-3 Gazelle terminal defense missile

 

Так что перегрузки будут просто ой! Вряд ли получится запускать на этой штуке людей. Да и спутник не всякий выдержит. Это недостатки. Теперь про преимущества. А они в том, что с помощью лазера мы, в принципе, можем нагреть рабочее тело в сопле до состояния плазмы, как это уже делает Л. Мирабо:



И получить просто дикую скорость истечения. И дикий импульс /оттого и перегрузки /. Соответственно, и рабочего тела нам почти не надо. И выйти на высокоэллиптическую орбиту, да хоть на отлётную траекторию к Луне одной ступенью. Если здесь вообще уместно говорить о ракетных ступенях.

P.S.: Плотные слои атмосферы заканчиваются на высоте км 40 /она их пройдёт как та противоракета/, а участок разгона составит где-то 150-200 км.

[Скеп-тик]

Антивещество с помощью лазера. И полеты на нём.
 http://science.compulenta.ru/694478/

[Polnoch Ксю]

 pkl, для вывода грузов после НОО (низкой опорной орбиты) есть VASIMR, есть плазменники, есть ионники, будут еще твердо и газофазные ярд в будущем.

У VASIMR, как системы, включающей и источник энергии, заведомо больше КПД, так как он электроэнергию превращает в импульс рабочего тела через меньшее число промежуточных стадий.

У лазерной ракеты только одно преимущество, которое есть же и у ЖРД: хорошее соотношение тяги к весу готовой к пуску ракеты, она может оторваться от стартового стола.

Земная электростанция, и энергия на ней дешевая, поэтому несмотря на плохой общий КПД системы она будет выгодной.

Но после НОО нет смысла разгоняться лазером, передавать энергию извне, т.к. есть средства для межпланетных полетов с лучшим КПД и УИ

[ВадимZero]

Имхо, толк получится только если реализовать схему с прямым нагревом рабочего тела до плазменного состояния. Может, придётся его зачернять, допустим, угольной пылью, но всё равно. Вот в открытом космосе, там может быть по-другому.

Скорей всего используют, прозрачную сапфировую перегородку в камере нагрева, а в качестве поглотителя добавляют литий или сажу. То есть греют само рабочее тело. Хотя может, и банально греют теплообменник. Аскет в этой теме файл, выкладывал именно по лазерной схеме...но гугль отказался переводить такой большой текст, так что подробностей схемы не знаю. Полночь девушка упрямая...Не смотря на то что я показал, что доля топлива, в себестоимости вывыда полезной нагрузки, составляет тысячную часть, она упрямо продолжает на нем экономить. Выгода же лазерного запуска скорей кроется в снижении затрат связанных с созданием и эксплуатацией самих аппаратов. Лазерный привод позволяет создать маленький, одноступенчатый, многоразовый носитель. Что значительно дешевле, многоступенчатых монстров.

[ivanij]

 Никонец-то появилась хоть одна картинка за более чем 10 страниц "вольного трёпа". Однако было бы ещё лучше перевести текст на "язык родных осин". Сделать это совсем несложно, подставляя русский перевод через псевдографику.

[Polnoch Ксю]

Вадим, я думаю, выгода в совсем другом: в "бесплатном" разгоне до высоты километров 35 и 8-10М (нужно постараться поднять эти цифры)

[Polnoch Ксю]

Когда Вы говорите, что топливо ничего не стоит, сразу вспоминаются цены на авиабилеты по сравнению с поездом: у Вас точно топливо уж в несколько раз дороже будет стоить чем на самолет!

Может быть, оно ничего не стоит по сравнению с сегодняшней ценой килограмма на орбите, но точно будет обходится дорого туристам из среднего класса!

[Polnoch Ксю]

Предлагаю такую формулу подсчета стоимости килограмма:

S=((стоимость_эксплуатации_электростанции_в_день/5) + стоимость рабочего тела второй ступени + стоимость_второй_ступени + (стоимость_первой_ступени/расчетное_количество_полетов_первой_ступени) + стоимость_эксплуатации_лазера_на_включение + стоимость_эксплуатации_орбитального_лазера + (аренда_~50_минут_в_сутки_космической_электростанции/5) + страховка + зарплата + выплаты_инвесторам)/вес_полезной_нагрузки_второй_ступени

Может, еще какие члены формулы должны быть?

[ВадимZero]

Вадим, я думаю, выгода в совсем другом: в "бесплатном" разгоне до высоты километров 35 и 8-10М (нужно постараться поднять эти цифры)

Бесплатный сыр он только....

[Polnoch Ксю]

Вадим, я думаю, выгода в совсем другом: в "бесплатном" разгоне до высоты километров 35 и 8-10М (нужно постараться поднять эти цифры)

Бесплатный сыр он только....

А что не так? Энергетики электростанции с головой (суточная генерация почти на четыре порядка выше нужного!) хватает на разгон первой ступени, если у излучателя решить проблемы с КПД

[ВадимZero]

А что не так? Энергетики электростанции с головой (суточная генерация почти на четыре порядка выше нужного!)

Если на четыре порядка выше нужного, тогда зачем вам электростанция. Нужно считать сколько стоить будет лазер, и накопители энергии к нему. Если учесть что время работы лазера, это несколько минут, а запуски врятли чаще чем в сутки. То стоимость лазерной системы, будет на порядки стоить дороже чем та энергия которую он поглотит, за время своей эксплуатации.

[ВадимZero]

Опять дилетантизм?    От роду на "Энергии" водорода как топлива не было! Заслуженный минус!

Вы уж Гончев, могли бы сделать скидку на то что, я наивный и неопытный верю википедии.

[dimetrigontchev]

Вадим, я думаю, выгода в совсем другом: в "бесплатном" разгоне до высоты километров 35 и 8-10М

Аэростат. "Архимед" - бесплатный, далее разгоняйте пепелац без ветрового напора, оболочку баллона - трансформируйте в отражатель (или поглотитель вторичного излучения). Был у нас такой проект распыления речного песочка на нисходящей траектории "забугорного подарка" (шоб от него, как от того самого кота из анекдота - только ухи доехали), впрочем это не по теме...

[dimetrigontchev]

Вы уж Гончев, могли бы сделать скидку на то что, я наивный и неопытный верю википедии.

Согласен, обнуляю (когда 72ч истечет)!

[pkl]

pkl, для вывода грузов после НОО (низкой опорной орбиты) есть VASIMR, есть плазменники, есть ионники, будут еще твердо и газофазные ярд в будущем.

Знаю. Но Вы не понимаете: предполагаемый удельный импульс лазерного движителя таков, что позволяет, в теории, ОДНОЙ СТУПЕНЬЮ УЙТИ НА ОТЛЁТНУЮ ТРАЕКТОРИЮ.

У VASIMR, как системы, включающей и источник энергии, заведомо больше КПД, так как он электроэнергию превращает в импульс рабочего тела через меньшее число промежуточных стадий.

Тяга VASIMR, как и любого другого ЭРД, принципиально не может быть такой же большой. В случае светолёта тяга аппарата определяется мощностью, подводимой к нему лучом. Мощность которого ограниченна исключительно стойкостью материалов лазера и сопла. Фишка как раз в том, что у нас из сопла вылетает плазма /смотрите ролики про light craft/ с у.и. как у ЭРД, и тяга при этом близка к ЖРД.

Земная электростанция, и энергия на ней дешевая, поэтому несмотря на плохой общий КПД системы она будет выгодной.

Преимущество концепции такое же, как у электромагнитной катапульты: стартует почти один полезный груз в защитном контейнере. Т.е. это почти идеальное средство выведения - никаких ракет, топлива и баков. Почти всё остаётся на Земле и может использоваться сколь угодно долго. В отличие от одноразовой РН.

Но после НОО нет смысла разгоняться лазером, передавать энергию извне, т.к. есть средства для межпланетных полетов с лучшим КПД и УИ

Ой, да ладно, Вам ли не знать про парусники А. Семёнова.

Прелесть таких систем с внешним подводом энергии как раз в том, что энергоустановка, которая В ПРИНЦИПЕ не может быть маленькой и лёгкой, никуда не летит. В результате космический аппарат вырождается до сравнительно небольших довесков к полезной нагрузке. Почти идеальное средство выведения.

[pkl]

Имхо, толк получится только если реализовать схему с прямым нагревом рабочего тела до плазменного состояния. Может, придётся его зачернять, допустим, угольной пылью, но всё равно. Вот в открытом космосе, там может быть по-другому.

Скорей всего используют, прозрачную сапфировую перегородку в камере нагрева, а в качестве поглотителя добавляют литий или сажу.

Лучше бы обойтись без неё. С учётом того, сколько энергии ей придётся пропускать через себя. Мне больше всего нравится схема Л. Мирабо - просто, а значит, может заработать. Единственное только - рабочее тело лучше брать с собой и впрыскивать в фокус концентрирующего сопла. Этим же рабочим телом будем охлаждать стенки сопла, а истекающие струи использовать для управления полётом аппарата.

[dimetrigontchev]

а истекающие струи использовать для управления полётом аппарата.

Про абляцию помним?

[Polnoch Ксю]

Лазерный парус хорош тем, что позволяет вырваться из замкнутого круга ракеты, связанного с, например, массой радиатора, и с формулой циолковского: для ракеты неозможны скорости, большие 0,2-0,3с.
Вот просто исключены, если источник энергии бортовой.
Дело не в кпд, а в том, что на ракете к звездам даже на sleeper ship, не полетишь.
Вот поэтому для звезд и нужен лазерный парус.

С земли тоже не взлетишь на экономичных ионниках, из-за гравитационной ямы.
КПД лазерной ракеты больше 100 процентов, но кпд системы электростанция + излучатель + приемник + ракета
всегда будет меньше, чем бортовая электростанция + vasimr.

Когда есть возможность,нужно выбирать решения с высоким КПД. Когда же нужно прорваться сквозь барьеры, к скорости света, или выпругнуть из гравитационного колодца, нужно плевать на общий кпд системы, и повышать кпд только ракеты или паруса внешней подпиткой

к Марсу лучше лететь на васимре, дешевле будет.

[bob]

НАСА полагает, что полезно запускать ракеты этим методом:
http://meteopathy.ru/meteofaktory/pust-lazery-v-kosmos-rakety-zapuskayut-tolko-bez-lyudej/
Но беспилотные. Ибо, небезопасно.

[pkl]

а истекающие струи использовать для управления полётом аппарата.

Про абляцию помним?

Помним. А при чём тут она? Отражающее сопло зеркальное и большую часть энергии отражает в фокус. Часть энергии, конечно, поглощается соплом и нагревает его. Вот это тепло и уносится рабочим телом.