Обсуждение способов безракетного запуска с Земли

[MenFrame]

поддерживать на орбите используя для постепенного восстановления прежних орбитальных характеристик (до катапультирования) магнитное поле Земли, поток заряженных частиц в радиационных поясах или иные способы?

http://dkhramov.dp.ua/images/sci/Sci.STS/17_2_Voloshenuk.pdf

Генерация тока и изменение орбиты. Использование
проводящих тросов, взаимодействующих
с магнитным полем и ионосферой Земли, открывает
перед создателями тросовых систем новые
возможности. Предполагается, что ЭДКТС,
за счет использования части кинетической энергии
орбитального движения системы, смогут
вырабатывать электроэнергию мощностью до
1 МВт. С другой стороны, электроэнергией, получаемой
от бортового генератора, можно поддерживать
или медленно повышать высоту орбиты
тросовой системы без затрат топлива. В работе
[21] предложен проект изменения орбиты МКС
с помощью ЭДКТС

[Ruslan_Sharipov]

Появилась новость о создании электрического авиадвигателя: В России создали прототип электрического авиадвигателя. Для выхода в космос далее требуется мощный и компактный источник электической энергии. Ею может быть ядерная энергоустановка, которая преобразует ядерную энергию в электричество, минуя тепловую. На АЭС ядерный реактор греет пар, который крутит турбину и генератор. Для бортовой энергоустановки такое не годится. Для бортовой энергоустановки нужно топливо, энерговыделение в котором сопровождается вылетом зяряженных частиц. Геометрия  располжения топлива должна быть такой, чтобы эти заряженные частицы не застревали в массе топлива, а вылетали бы в вакуумную камеру, где тормозились бы электромпгнитным полем, отдавая ему свою энергию. Далее эта энергия отбирается у поля и питает электрические авиадвигатели. Сами двигатели будут трёх типов - турбореактивными для плотных слоёв атмосферы, прямоточными реактивными для разреженных слоёв атмосферы и ионными для безвоздушного пространства.

[MenFrame]

Ею может быть ядерная энергоустановка, которая преобразует ядерную энергию в электричество, минуя тепловую.

Есть такая фантазия....но дальше изотопных элементов дело не пошло.

Для выхода в космос далее требуется мощный и компактный источник электической энергии.

А тепло как отводить будете от установки или вы рассчитываете иметь 100% кпд?

прямоточными реактивными для разреженных слоёв атмосферы

Ну так есть уже давно придуманный и испытанный ГПВРД на водороде. Зачем огород городить?

[Ruslan_Sharipov]

Есть такая фантазия....но дальше изотопных элементов дело не пошло.

А почему МГД не срабатывает?

[MenFrame]

А почему МГД не срабатывает?

МГД, если мы говорим о ядерной установке, все же предполагает переход  энергии деления в тепловую форму.

[Serg53]

если построить максимально высокую башню, насколько это возможно (допустим, километров 30), а на вершине устроить какую-либо электромагнитную катапульту

Экваториальный радиус нашей планеты почти на 22 км больше, чем полярный радиус. Можно ещё приплюсовать какую-нибудь гору или возвышенность. Это эквивалентно "башне". Плюс к этому тангенциальная скорость вращения планеты максимальная на экваторе - около 450 метров в сек. А электромагнитную катапульту проще делать на поверхности земли, чем на небесах.

[LonelyWanderer]

если построить максимально высокую башню, насколько это возможно (допустим, километров 30), а на вершине устроить какую-либо электромагнитную катапульту

Экваториальный радиус нашей планеты почти на 22 км больше, чем полярный радиус. Можно ещё приплюсовать какую-нибудь гору или возвышенность. Это эквивалентно "башне". Плюс к этому тангенциальная скорость вращения планеты максимальная на экваторе - около 450 метров в сек. А электромагнитную катапульту проще делать на поверхности земли, чем на небесах.

Смысл высказанного был в том, чтобы можно было получить большую скорость, не сгорев в атмосфере. На высоте 30 километров, конечно, не разгонишься до 1-й космической, но пару км/с получить можно. На уровне земли нет. На поверхности электромагнитную катапульту не построишь, бесполезно.

[Андрей Астрофизический]

Экваториальный радиус нашей планеты почти на 22 км больше, чем полярный радиус. Можно ещё приплюсовать какую-нибудь гору или возвышенность. Это эквивалентно "башне".

Килиманджаро, высочайшая точка Африки - на вершине всегда лежит снег. По стечению обстоятельств, находится очень близко от экватора
Альтернатива - в Андах в Южной Америке что-то такое строить. А больше вариантов и нет... вулканы Индонезии существенно пониже.

[Александр-7]

Да просто башню высотой в 5км (не говоря уж про 30км ), не возможно построить, она собственным весом раздавит своё основание.

[-Юрий-]

Всё уже Циолковский давным давно рассчитал, на какой высоте с какой скоростью допустимо летать, чтобы не сгореть в атмосфере, и какое сопротивление воздуха будет при каких скоростях, и насколько это возможно и выгодно. Так что это всё досужие и бесполезные разговоры. Это только теория говорит о невозможности таких запусков, а есть ещё и практика, которой занимались и Королёв и Браун. Они что, неграмотные что ли? Не запускали спутники, людей в космос? На Луну? И вы собрались их учить и опровергать?

[cybertron]

в 5км (не говоря уж про 30км ), не возможно построить

Существуют проекты надувных конструкций из кевлара. Высота - до 200 километров.

[николай теллалов]

башню

тогда постройте пирамиду
и не 5 км в высоту, а все 50
или 100

[LonelyWanderer]

в 5км (не говоря уж про 30км ), не возможно построить

Существуют проекты надувных конструкций из кевлара. Высота - до 200 километров.

При высоте в 200 километров надувной кевлар или не надувной имеет небольшое значение

[cybertron]

Насчет 200 км деталей нету  - просто компания заявила что теоретически возможно довести высоту до 200 км.

Вообще они предлагали построить 20 км башню со стратосферным космопортом на верхушке

https://en.wikipedia.org/wiki/ThothX_Tower

Еще такая штука предлагалась http://autogeny.org/tower/tower.html (картинка внизу)

Конструкция 100 км высотой и 300 длиной с линейным ускорителем наверху.

Есть еще микроволновое направление - Escape Dynamics работает над этим.
https://www.forbes.com/sites/alexknapp/2015/07/17/this-company-aims-to-launch-rockets-with-beams-of-power/#3618a5e45a16

Ракета - просто бак с водородом на который направлен поток микроволн. Но чем это лучше химических ракет - не совсем понятно.


Но это все гигантомания с неподьемной стоимостью - даже 20 км башня должна была обойтись в 5 миллиардов долларов.

Надо структуру удешевлять

Цель всех этих линейных ускорителей  - обеспечить разгон корабля без траты рабочего вещества на борту. 
Нужно передать функцию разгона на ракету - поставить на нее электроплазменный двигатель с использованием атмосферного воздуха как рабочего тела.
От ускорителя оставляем только задачу передачи энергии на ракету. Что-типа контактного рельса как в метро. Только без контакта с ракетой

Проложить этот рельс по склону Килиманджаро. - и с помощью надувной башни поднять его еще км на десять-двадцать вверх.
ракета пролетая вдоль него снимает заряд и ускоряется своим двигателем.

[Ремвер]

На высоте 30 километров, конечно, не разгонишься до 1-й космической, но пару км/с получить можно. На уровне земли нет. На поверхности электромагнитную катапульту не построишь, бесполезно.

Можно ведь, не отказываясь от ракетного запуска, просто "перенести" тяжесть работы первой ступени, так сказать, облегчить ей работу. Не нужно сразу в космос с помощью катапульты. Да и саму катапульту не обязательно делать электромагнитной. Можно и паровой. Ведь имеются же проекты взрывных термоядерных электростанций, где мини-заряд подрывается в окружении десятков тысяч тонн жидкометаллического теплоносителя, который затем производит пар. Вот и сделать такую взрывную ТЭС глубоко под землёй в горах, вертикальный пятикилометровый тоннель наверх, оснащённый паровой катапультой, где будет ускоряться ракета. Начальная скорость в несколько сот м/с на высоте ок. 6 км - уже неплохая экономия топлива на борту.
Хотя, не, не полетит. Про тонкостенный корпус ракет забыл. Деформируется при перегрузках.

[Serg53]

Смысл высказанного был в том, чтобы можно было получить большую скорость, не сгорев в атмосфере. На высоте 30 километров, конечно, не разгонишься до 1-й космической

При взлёте КА расход энергии распределяется на увеличение потенциальной энергии, увеличение кинетической энергии и потери на трение об атмосферу. Каково соотношение этих компонент, и какой КПД ракетного двигателя?

[Serg53]

Чтобы поднять массу 1 кг на высоту 1000 км требуется примерно 9 МДж энергии. Чтобы разогнать до скорости 8 км/сек требуется 32 МДж. Какое-то количество энергии потребуется на трение о воздух. Источник энергии тоже имеет какую-то массу, например, 1 кг водорода выделяет при окислении 120 МДж, но для его окисления потребуется 8 кг кислорода. Энергии явно не хватает. Где ошибка в рассуждениях?
 

[LonelyWanderer]

Еще такая штука предлагалась http://autogeny.org/tower/tower.html (картинка внизу)

Конструкция 100 км высотой и 300 длиной с линейным ускорителем наверху.

Я убежденный сторонник центрифуг. Тут не только 100-километровую башню строить, но еще и 300 км длиной, какая то совсем колоссальная конструкция (присомнительной реализуемости вообще достижения такой высоты). Гораздо проще на башне разместить центрифугу и раскручивать. Тут и башня намного меньше (не надо её ещё 300 километров длиной делать), и пиковый расход энергии меньше - ведь чтобы за несколько секунд разогнать корабль почти до 8 км/с нужна колоссальная энергия за короткий промежуток времени. А центрифугу можно раскручивать постепенно. Можно подвесить тросы длиной километров 20, на лифте поднимаемся до высоты 80 километров, подвешиваем корабль на один трос, противовес на другой. И начинаем постепенно раскручивать,  Тросы быстро примут горизонтальное положение (для этого не нужно достижение 1-й космической, легко в этом убедиться, покрутив на веревке вокруг себя любой грузик). Потом взрываются пиропатроны и корабль с противовесом отделяются. Корабль уходит на орбиту, а груз падает (т.к. против вращения земли его скорость не достигнет 1-й космической). Но тут все зависит от троса. Я как-то считал, что стальной трос (из прочнейших существующих сортов стали) можно разогнать максимально до 1 км/с, но есть надежда, что более современные материалы, даже еще не нанотрубки, можно разогнать до 7.8 км/с
Впрочем, можно подумать и о промежуточных вариантах, строить башню не 100 км высоты, а скажем до 50 км, и  разгонять до 2-3 км/с (быстрее сопротивление атмосферы не позволит) - всё ж большая экономия, ракеты будут в разы легче и дешевле.

[cybertron]

Центрифуги не годятся для старта пилотируемого корабля. Какие там будут угловые перегрузки?
Значит вам придется делать две разные стартовые системы - одна для грузов и другая для космонавтов.

[LonelyWanderer]

Центрифуги не годятся для старта пилотируемого корабля. Какие там будут угловые перегрузки?
Значит вам придется делать две разные стартовые системы - одна для грузов и другая для космонавтов.

Считать нужно, не надо сразу без расчетов отбраковывать, перегрузка от диаметра зависит. Если мы говорим о башне в 100 километров высотой, то и трос длиной в 20-30, а может даже 40 километров не будет чем-то экстраординарным на фоне башни.