Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Обсуждение способов безракетного запуска с Земли  (Прочитано 25934 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
Не нашёл соответствующей темы и решил создать новую.
Итак, космические лифты, "фонтаны", башни циолковского и прочее-прочее.
Что перспективнее всего?

Хотел добавить от себя, а что если построить максимально высокую башню, насколько это возможно (допустим, километров 30), а на вершине устроить какую-либо электромагнитную катапульту или центрифугу, разгоняющую КА до нескольких км/с, которому потребуется уже совсем немного топлива для доведения скорости до заветных 8 км/с ? В верхних слоях атмосферы реально разогнать всякими механическими способами КА до довольно высоких скоростей.
(Опять я о своих центрифугах). Строится башня километров 30 высотой с подъемником космических аппаратов. А на вершине -  катушка с двумя намотанными тросами и крюками (упрощённо описываю). На них подвешиваются космические аппараты и катушка начинает своё вращение с помощью закреплённого на оси электродвигателя. По мере увеличения скорости трос разматывается (для снижения нагрузок g). По достижении определённой скорости (на хороших сортах стали можно достичь 2 км/с, а на нанотрубках можно разогнать и до 1-й космической, хотя это недостижимо из-за перегрева) корабли отсоединяются (либо попарно, либо корабль с противовесом) и далее добирают скорость с помощью ракетного двигателя.
Или же встроить электромагнитную катапульту в теле башни, которая обеспечит хотя бы часть необходимой скорости с доведением с помощью ракетного двигателя.
Какова максимальная высота башни, достижимая с помощью существующих материалов? Не встретил подобной информации в интернете

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
Или вот ещё способ. Создаётся огромный воздушный шар на гелии или водороде, или их смеси. Допустим,  2 километра диаметром и поднимается на высоту в 30 километров. На этой высоте шар подобных размеров имеет грузоподъемность порядка 83 тысяч тонн. Шар крепится к поверхности земли тросом, по которому будет проведён электрокабель. По периметру этого шара будет располагаться электромагнитный ускоритель в виде круга, с помощью которого можно будет размеренно ускорять КА до 2-3 км/с без ограничения на g (можно сколько угодно делать циклов), после чего корабль отсоединяется и доводит скорость  до необходимой с помощью ракетных двигателей.

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
на хороших сортах стали можно достичь 2 км/с
Что и расчеты есть?
Строится башня километров 30 высотой с подъемником космических аппаратов.
Зачем башня, стройте вертолет-самолет с электрическим кабелем опущеным на землю.

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
на хороших сортах стали можно достичь 2 км/с
Что и расчеты есть?
Строится башня километров 30 высотой с подъемником космических аппаратов.
Зачем башня, стройте вертолет-самолет с электрическим кабелем опущеным на землю.
Рассчитывал в теме про колонизацию астероидов тросовую систему.
Самолёт-вертолёт с электрокабелем не смешно :)

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
Рассчитывал в теме про колонизацию астероидов тросовую систему.
можно ссылочку?
Самолёт-вертолёт с электрокабелем не смешно
Как замена смешному варианту с башней в 30 километров.

Оффлайн alexann

  • *****
  • Сообщений: 2 486
  • Благодарностей: 209
    • Сообщения от alexann
Рассчитывал в теме про колонизацию астероидов тросовую систему.
Эффективней космического лифта трудно что-то придумать. В том числе и на тросе.
22"/4.5, ТАЛ-250К, NEQ6 Pro, Canon EOS 6D

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
Эффективней космического лифта трудно что-то придумать.
Космический лифт, это фантастика.

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
Рассчитывал в теме про колонизацию астероидов тросовую систему.
можно ссылочку?
Самолёт-вертолёт с электрокабелем не смешно
Как замена смешному варианту с башней в 30 километров.
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,110853.200.html
211-й пост, правда он не содержит самих подробных расчетов, они у меня остались где-то за скобками. Правда запамятовал, это кевларовая центрифуга может до 2 км/с разогнаться не порвавшись, стальная - до 1 км/с.
Там же написано, что центрифуга со скоростью конца 1 км/с должна иметь 20 километров длины, чтобы достичь 5g на конце, которые ещё может выдержать человек. Если говорить о 2 км/с, то нужно уже 80-километровый трос для приемлемого для человека количества g :)
Действительно, кажется много. Однако, если мы вспомним о пропагандируемом космическом лифте, то речь идет о более, чем 30-тысячно-километровом тросе, раз в 500 более длинном, да ещё и состоящем из экзотических и очень дорогих нано-трубок. Т.е. сама эта праща будет несравненно более простой и дешевой. Вопрос в башне. Но опять же, её можно заменить достаточно большим воздушным шаром, в гондоле которого может быть подвешена эта центрифуга. Всё же на 30-километровой высоте ни один самолёт-носитель не сможет обеспечить стартовую скорость космическому кораблю в 2 км/с, он даже поднять его туда не сможет.
Еще немного расчётов. Воздушный шар (на водороде или гелии) 2 км диаметром на высоте 30 километров имеет подъемную силу порядка 80 000 тонн. Кевларовый трос с плотностью порядка 1.5 т/м3 при сечении 10 см2 и длине 80 километров будет весить 1200 тонн, ну и со вторым концом будет 2400 тонн. Остается ещё  77600 тонн на космический корабль (стартовая масса ракеты "Протон", к примеру, имеет 459 тонн веса), на электромотор, подъемное устройство, электрокабель... И то размеры шара в 2 километра, исходя из этих цифр явно излишни,  вероятно хватит и меньшего размера воздушного шара, насколько именно нужно считать подробнее, но, похоже, меньше километра диаметром. Позже, наверное, изложу в цифрах эту концепцию.
« Последнее редактирование: 29 Авг 2015 [19:13:52] от LonelyWanderer »

Оффлайн ВадимZero

  • *****
  • Сообщений: 8 703
  • Благодарностей: 94
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от ВадимZero
211-й пост, правда он не содержит самих подробных расчетов, они у меня остались где-то за скобками. Правда запамятовал, это кевларовая центрифуга может до 2 км/с разогнаться не порвавшись, стальная - до 1 км/с.
Такие скорости в принципе могут обеспечить модернизированные ПВРД(а в будущем и ГПВРД)
Там же написано, что центрифуга со скоростью конца 1 км/с должна иметь 20 километров длины, чтобы достичь 5g на конце, которые ещё может выдержать человек. Если говорить о 2 км/с, то нужно уже 80-километровый трос для приемлемого для человека количества g
Как мне кажется вы берете довольно малый запас прочности 75%. В супер маховиках к примеру вроде около 30-40%. И еще эти рачеты нужна поправка на земное тяготение.
Однако, если мы вспомним о пропагандируемом космическом лифте, то речь идет о более, чем 30-тысячно-километровом тросе, раз в 500 более длинном, да ещё и состоящем из экзотических и очень дорогих нано-трубок.
В принципе космический лифт, это крайний вариант тросовой системы "Ротоватор" В более скромном варианте с применением того же кевлара он мог понижать скорость ракеты на 2 км/с. Причем это последние километры, что с энергетической точки зрения намного более эффективно.
Но опять же, её можно заменить достаточно большим воздушным шаром,
Это наверное оптимальный  вариант.

Оффлайн -Юрий-

  • *****
  • Сообщений: 9 295
  • Благодарностей: 224
  • Попытка - первый шаг к провалу.
    • Сообщения от -Юрий-
...а что если построить максимально высокую башню, насколько это возможно (допустим, километров 30)
Уже пытались строить Вавилонскую башню, и что вышло? ;D
Надо очень много знать, чтобы понять своё невежество.
(кликните для показа/скрытия)

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
Кому лень читать и вникать, упрощенная концепция на картинке внизу, позволяющая запускать с высоты 30 километров разгонные блоки с КА весом до 500 тонн со скоростью 1.5 км/с, что позволит сэкономить много ракетного топлива и намного уменьшить массу ракет (минус 1.5 км/с скорости и минус 30 километров аэродинамического сопротивления)

1. Итак, кевлар имеет 2-4 ГПа прочности на растяжение (википедия), берём цифру 4 ГПа (лучший сорт кевлара). Это 4 млрд. ньютон на м2. Или 400 тысяч тонн на м2. На 100 см2 сечения троса будет 4000 тонн максимальной нагрузки. Можно взять такую цифру толщины троса.
При скорости конца центрифуги в 2 км/с  по формуле центростремительного ускорения а = v2/R получаем 50 м2 ускорения, или примерно, 5g. При плотности кевлара 1.5 т/м2 (где-то в инете видел эту цифру) и ускорении 5g получаем изменение веса троса с сечением 100 см2 и длиной 80 километров от 15 кг на метр длины в начале участка до 75 кг на конце (здесь неточность имеется, т.к. нужно прибавлять вектор силы земного притяжения), всего получается примерно 4500 тонн.  Т.е. трос всё-таки порвется, т.к цифра несколько превышает прочность.

2. Берём цифру 1.5 км/с. Тогда для достижения 5g центростремительного ускорения нам необходим трос 45 км длиной (50 м2/с = 15002/45000. Вес 45-километрового троса тогда будет 2500 тонн, что есть 63% от прочности. Однако, здесь я не учёл возможность уменьшения сечения троса от начала до конца, как это предполагается делать с космическим лифтом. При остром и лёгком его конце нагрузка уменьшится до цифр меньших, чем 30%. Чтобы подвесить 500-тонную ракету с КА нужно иметь не менее 1000 тонн запаса прочности, т.е. где-то 25 см2 площади сечения на конце - в 4 раза меньше, чем в начале троса.
Короче говоря, с помощью кевларового троса достижимо ускорять методом "пращи" КА до  1.5 км/с.

Теперь идея упрощения конструкции. Космические аппараты не будут подниматься вверх на центрифугу. А будут цеплятся на свисающие тросы прямо на поверхности земли а затем постепенно раскручиваться и подниматься таким образом до высоты воздушного шара.. Таким образом не надо будет наверху никаких катушек для наматывания троса, что значительно облегчит нагрузку на воздушный шар. По сути там будет только электромотор с креплениями тросов. Сам воздушный шар будет с помощью растяжек крепится к земле, чтобы выдерживать вращающий момент. Если высота шара будет 30 километров, то более короткие тросы такой длины (вместо 45 км) приведут к увеличению центростремительного ускорения перед запуском до 7.5 g. В принципе, эту перегрузку тоже выдерживают космонавты.

Теперь о необходимых размерах шара. Ему нужно удерживать в первую очередь (самые тяжелые элементы) - космический корабль,  с ракетой, допустим весом в 500 тонн (как ракета "Протон"). Столько же на противовес или на 2-й одновременно запускаемый космический корабль на другом конце троса - 1000 тонн. Вес 2-х 30-километровых кевларовых тросов с изменяемым сечением от 100 см2 до 25 см2 будет порядка 600 тонн. Итого 1600 тонн. Плюс электромотор, крепления, растяжки и другое - всего оценочно 3000 тонн грузоподъемности.
На высоте 30 километров плотность воздуха 22 г/м3, гелия в 7 раз меньше - 3 г/м3. Итого грузоподъемность  19 г/м3. Нам нужно 158 млн.м3 гелия. Или чуть меньше водорода. Итого необходим шар 335 м радиусом, или 670 м диаметром. С учетом веса оболочки, строп, необходимый размер шара для всей конструкции ~800 метров.
« Последнее редактирование: 29 Авг 2015 [22:59:48] от LonelyWanderer »

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
Казалось бы, шар большой, но его диаметр всего в 4 раза больше длины Графа Цеппелина, при том, что цели создания оного куда как сильно разнятся.
Олсо, та же концепция, но с запуском с высоты в 40 километров потребует создания шара около 1500 метров диаметром, но позволит  уменьшить центростремительное ускорение с 7.5 g  до 5.6 g. С запуском с высоты 50 километров нужен будет шар уже 2500 метров диаметром, центростростремительное ускорение упадёт до легкопереносимых 4.5 g, и условия запуска в сильноразряженной атмосфере да с хорошей начальной скоростью сильно улучшатся.
Начальная скорость в 1.5 км/с исходя из формулы Е=мс2 позволит потратить в 1.5 раза меньше ракетного топлива по сравнению с запуском с поверхности земли, а с учетом старта в верхней атмосфере (отсутствие аэродинамического сопротивления), экономия ракетного топлива будет достигать 2 раза. Т.е. ракеты-носители могут быть в 2 раза легче, и 500-тонная ракета сможет вывести на орбиту намного больше груза, чем стандартный "Протон".
« Последнее редактирование: 29 Авг 2015 [22:59:11] от LonelyWanderer »

Nucleosome

  • Гость
в два раза... а создание шара оно как?.. святым духом? ну конечно старт для обычных ракет тоже надо делать, но это же не шар такого циклопического размера. и граф Цепелин был не шаром...

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
в два раза... а создание шара оно как?.. святым духом? ну конечно старт для обычных ракет тоже надо делать, но это же не шар такого циклопического размера. и граф Цепелин был не шаром...
Большой, но не циклопичный. Космический лифт, фонтан, пусковая петля и прочие проекты - куда как более циклопичные сооружения. Опять же, сравнение этой конструкции с дирижаблем Граф Цеппелин тоже самое, что сравнивать его с космодромом Байконур и ракетами (последнее явно намного дороже, "циклопичнее" и затратнее в эксплуатации) - цели и затраты несопоставимы.
Не святым духом, однако предполагается, что шарик такой тоже не будет одноразовым, а сможет прослужить минимум несколько лет и запустить от десятков до сотен облегченных ракет за свой срок службы. А всё-таки почти вдвое уменьшение размеров ракет  - это половина от задачи безракетного запуска, который ставится перед космическим лифтом. При том, что цена вопроса должна быть меньше не на один порядок (сравните 36 000 километров сверхдорогих нанотрубок или километров 60-100 более дешевого кевлара, т.е. только длина тросов  меньше раз в 500, и плюс 1-2 километра диаметра воздушный шар).
« Последнее редактирование: 30 Авг 2015 [00:21:05] от LonelyWanderer »

Оффлайн Uhbif

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 47
  • Благодарностей: 0
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Uhbif
На данный момент все упирается в политическую волю.

Будет решение - построят, нет - надо ждать.

Собственно все это необходимо для колонизации.
Нет колонизации - нет необходимости возиться.

А многие такие простые, мол главное вывести на орбиту, А УЖ ТАМ УХ!

Ну вот вывели вы с Земли на геостоционар 100 000 000 тон. Дальше что?
Что вы собрались делать с выведенной массой?
И что вообще вы собрались выводить? Вы уже модули построили?
Машины?
СЭС?

Или как с идиотскими шатлами - система без полезной нагрузки?

Оффлайн LonelyWandererАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 4 117
  • Благодарностей: 85
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от LonelyWanderer
Да для начала хотя бы обычные спутники выводить, по связи, метеорологические и т.д - то, что сейчас выводится.

Оффлайн Uhbif

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 47
  • Благодарностей: 0
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Uhbif
Ну так выводятся и так.
Попил, откат, все всех устраивает.
А выскочек с дешевыми предложениями  >:D  до сих пор целенаправленно и успешно закапывали.


Оффлайн Константин ВАРБ

  • *****
  • Сообщений: 3 651
  • Благодарностей: 52
  • Малые камни не выйдут на высокую орбиту (с)
    • Сообщения от Константин ВАРБ
Или вот ещё способ. Создаётся огромный воздушный шар на гелии или водороде, или их смеси. Допустим,  2 километра диаметром и поднимается на высоту в 30 километров. На этой высоте шар подобных размеров имеет грузоподъемность порядка 83 тысяч тонн. Шар крепится к поверхности земли тросом,

В общем если шаром поднимать космический многоразовый самолёт челнок и ускоряющий его ракетоплан, то это имеет смысл.  Но опять же это всё же ракетные технологии.

имхо: проходить атмосферу надо "циркумлётами" основанными на Втором Начале Термодинамики, то есть практически энергетически даром.
Вот только эффекты нам известны например: биметаллические пластины; биомембраны - а ясного понимания пока нет.   
Розы неповторимы.
Где бы не находились они, они пахнут совершенно одинаково. И одинаково солоны на вкус.
Вот так мы их и познаём, розы(с)

Nucleosome

  • Гость
Космический лифт, фонтан, пусковая петля и прочие проекты - куда как более циклопичные сооружения.
ещё бы. особенно петля.
последнее явно намного дороже, "циклопичнее" и затратнее в эксплуатации
хм... вы считали? да и на самом шарике тоже ведь нужно стартовые дела установить.
шарик такой тоже не будет одноразовым
ну конечно - если одноразовый, то и говорить не о чем.
А всё-таки почти вдвое уменьшение размеров ракет
хм... топлива там конечно много, но двигатели, обшивка и т. д. это всё же всё равно потребуется. так что выигрывается что-то уж очень малопонятное.
имхо: проходить атмосферу надо "циркумлётами" основанными на Втором Начале Термодинамики, то есть практически энергетически даром.
то есть?
это половина от задачи безракетного запуска
ну как бы уменьшие расхода горючего вдвое в машине не приводят её никак к вечному двигателю. тут конечно немного не так, но сократить вторую половину уже гораздо сложнее, поскольку поднимать шар сколько угодно не получится. хотя вообще говоря, там где летает МКС атмосфера ещё какая-никакая есть... она ж до 3 тыс км встречается.

Оффлайн Valenock

  • *****
  • Сообщений: 5 208
  • Благодарностей: 167
    • Сообщения от Valenock
При взлёте ракеты энергия тратится на подъём из ямы, на разгон до орбитальной скорости и на трение об атмосферу. Сколько съедает атмосфера?