Обсуждение способов безракетного запуска с Земли

[Ruslan_Sharipov]

Кажется Зигель или кто-то из советских популяризаторов космонавтики 50х годов (последних теоретиков космонавтики) очень наглядно (на уровне Якова Перельмана) показал, что загнав снаряд в кольцо вы НИЧЕГО НЕ ВЫИГРАЕТЕ в  смысле уменьшения длинны пушки или снижения  ускорения, которое будут испытывать пассажиры. Так что игры с подобными каруселями - ДУРНЫЕ ХЛОПОТЫ. От невежества. Или желания хайпануть.

Верно. При космических скоростях комфортные ускорения достигаются лишь при радиусах закругления, сопоставимых с радиусом Земли. Электромагнитный ускоритель должен быть проложен по экватору Земли на высоте 100 км за пределами атмосферы. Этот электромагнитный ускоритель будет также электромагитным замедлителем при посадке аппаратов, возвращая назад энергию, затраченную на их разгон при старте.

Строительства громоздких сооружений для реального космического транспорта с большим грузооборотом не избежать.

[alex_semenov]

Верно. При космических скоростях комфортные ускорения достигаются лишь при радиусах закругления, сопоставимых с радиусом Земли. Электромагнитный ускоритель должен быть проложен по экватору Земли на высоте 100 км за пределами атмосферы. Этот электромагнитный ускоритель будет также электромагитным замедлителем при посадке аппаратов, возвращая назад энергию, затраченную на их разгон при старте.

Строительства громоздких сооружений для реального космического транспорта с большим грузооборотом не избежать.

Ну если не избежать, то не городите глупый огород.
Сразу гуглите "ОТС Юницкого" и всё другое (с теми же габаритами) - в унтиз.







кино

 еще кино

есть еще кинЫ
Статей. Споров (что колесо не получится) и т.д.
Великое Транспотное Кольцо Юницкого делает космический лифт анахронизмом.

[Инопланетянин]

Сразу гуглите "ОТС Юницкого" и всё другое (с теми же габаритами) - в унитаз.

Идея интересная, но нуждается в сильнейшей доработке.
Сразу бросается в глаза непрерывность ленты маховика. Тут должны собраться студенты как под окнами Ларри Найвена и заорать "Кольцо нестабильно!" Т.е. маховик должен быть разделён на отдельные модули, которые должны вращаться вокруг Земли по эллипсу со всем, что из этого для кольца следует.
Во вторых, "Космос радиоактивен!". Значит, люди должны быть в центре этого сооружения. Как раз там где маховики. Их надо по периметру как и прочую машинерию, чтобы прикрывала людей от радиации.
В третьих, за счёт чего такая точность посадки? Ни ветер, ни ещё какие возмущения его не сместили. А ведь сомнительно, чтобы всё так гладко проходило. Значит, должны быть манёвровые двигатели.
Ну и побрюзжать - а чего это у постоянного кольца ещё какие-то бублики вертятся? Оно же, верхнее, и так висит неподвижно, невысоко над Землёй на таких же маховиках и там гравитация не должна быть слишком низкой.

[Ruslan_Sharipov]

Сразу гуглите "ОТС Юницкого", а всё другое - в унтиз.

При любой аварии кольцо рушится всё целиком.

У кольца Юницкого есть ещё один недостаток, который никто не замечает. Допустим оно построено и вывело в космос груз, и хочет пойти вниз. Чтобы груз не пошёл вниз вместе с кольцом, а остался на орбите, он должен быть разогнан до первой космической. То есть на кольце Юницкого снаружи должна быть электромагнитная разгонная трасса. А для запитывания такой трассы должна быть электростанция или много электростанций, если груза много. Чем же тогда кольцо Юницкого лучше разгонной трассы на эстакаде, которую можно запитать электростанциями с Земли?

[alex_semenov]

При любой аварии кольцо рушится всё целиком.

Ну прямо таки при любой?
Так и лифт "при любой" и вообще любое подобное сооружение. "При любой" - полное разрушение!

У кольца Юницкого есть ещё один недостаток, который никто не замечает. Допустим оно построено и вывело в космос груз, и хочет пойти вниз. Чтобы груз не пошёл вниз вместе с кольцом, а остался на орбите, он должен быть разогнан до первой космической. То есть на кольце Юницкого снаружи должна быть электромагнитная разгонная трасса. А для запитывания такой трассы должна быть электростанция или много электростанций, если груза много. Чем же тогда кольцо Юницкого лучше разгонной трассы на эстакаде, которую можно запитать электростанциями с Земли?

Вы не разобрались в механике и физике самой идеи. Вся энергия необходимая для подъема и разгона кольца есть уже в летнах-маховиках, когда кольцо еще лежит на поверхности планеты. Кстати. Там возможен рициклинг. Если сверху вниз идёт тот же поток грузов что и снизу вверх, в принципе энергия расходуется толкьо на "трение". То есть фактически не расходуется. А если поток грузов из космоса больше чем с земли в космос, то вообще говоря кольцо будет работать как электростанция, и энергию с него будут брать, а не ему отдавать.

Сразу бросается в глаза непрерывность ленты маховика. Тут должны собраться студенты как под окнами Ларри Найвена и заорать "Кольцо нестабильно!" Т.е. маховик должен быть разделён на отдельные модули, которые должны вращаться вокруг Земли по эллипсу со всем, что из этого для кольца следует.

Да, кстати, если некоторая ЭЛЛИПСНОСТЬ формы кольца будет, то да, получается, что удалённый конец (апогей) должен двигаться МЕДЛЕННЕЙ чем ближайщий к Земле (перигей) то есть сама лента должна внутри себя двигаться с разными скоростями. Но в процессе развития идеи это , не думаю, что сложно сделать. На самом деле отклонение от идеальной окружности будут небольшими (и не при этом форма будет вообще сложной) и я допускаю что "зазорами" в сегментированной ленте это можно обеспечить.

[Ruslan_Sharipov]

Вся энергия необходимая для подъема и разгона кольца есть уже в летнах-маховиках

Дело не в энергии. Когда кольцо лежит на Земле и лента-маховик раскручивается, подъём начинается в момент, когда центробежная сила ленты-маховика сравнивается с силой тяжести всего кольца. В дальнейшем при подъеме на высоты 100-200 км, сила тяжести меняется мало, ибо 100-200 км и даже 400 км - это много меньше 6400 км радиуса Земли. Следовательно и скорость ленты маховика меняется мало, а само внешнее кольцо практически не крутится (работает закон сохранения суммарного момента  импульса внешнего кольца и ленты-маховика). Значит для того, чтобы скинуть груз на орбите, его надо разогнать относительно внешнего кольца до космической скорости.

[Инопланетянин]

Значит для того, чтобы скинуть груз на орбите, его надо разогнать относительно внешнего кольца до космической скорости.

Да. Но его же не в космос скидывают, а на внешнее кольцо.
Хотя, тут, думаю, уместнее слово обруч. Слишком велико сооружение для какого-то кольца.
Вообще, при таком сооружении, на Земле во всю должны использоваться гиперлупы на магнитной подвеске. Так что сначала строим всепланетную сеть вакуумных туннелей и запускаем туда поезда, а потом смотрим возможно ли это хотя бы теоретически.

На самом деле отклонение от идеальной окружности будут небольшими (и не при этом форма будет вообще сложной) и я допускаю что "зазорами" в сегментированной ленте это можно обеспечить.

К тому же, в отличии от тела летящего по орбите без контакта с близлежащими массами, модули маховика можно будет подгонять и тормозить для придания всему кольцу как можно более круговой орбиты.
Ох и сложное же сооружение в конце получится! А где сложно - там и рвётся.
Я вообще думаю сделать расцепляемые модули безо всяких маховиков, которые, едва выйдя на орбиту будут расцепляться и сворачиваться в независимые станции и корабли с последующим разлётом по своим делам. Так многократно проще, а значит надёжней. И в случае аварии они смогут расцепляться ещё на старте и приземляться независимо.

[MenFrame]

Значит для того, чтобы скинуть груз на орбите, его надо разогнать относительно внешнего кольца до космической скорости.

Для этого все кольцо разгоняют относительно ленты.

[Ruslan_Sharipov]

Для этого все кольцо разгоняют относительно ленты.

Идея хорошая, но разберём её в деталях. Разгонять внешнее кольцо в пределах атмосферы нельзя. Атмосфера тормозит вращение. Значит мы выходим за пределы атмосферы с неподвижным внешним кольцом и вращающейся лентой-маховиком. Пусть М - масса внешнего кольца, m - масса ленты-маховика и v₀ - скорость ленты маховика. Условие равновесия конструкции будет таким: m v₀²/R = (M+m) g. Допустим Вы разгоняете внешнее кольцо до скорости u в ту же сторону, куда движется лента-маховик. Тогда закон сохранения суммарного момента импульса даёт: m v₀ = M u + m v. Здесь v - скорость ленты-маховика после разгона внешнего кольца. Выразим v через u, используя этот закон сохранения: v = v₀ - M u / m. Видно, что при u > 0 получается  v < v₀. Разгоняя внешнее кольцо в сторону движения ленты-маховика, мы тормозим эту ленту-маховик. Подъёмная центробежная сила равна F = M u²/R + m v²/R. Выразим F через u путём подстановки v = v₀ - M u / m в формулу для F. После раскрытия скобок и приведения подобных слагаемых получаем:

F = m v₀²/R + (M+m) (M /m) u²/R - 2 M v₀ u/R.

Первое слагаемое в правой части формулы равно (M+m) g (см. выше). Это вес конструкции в целом. Второе и третье слагаемое дают дисбаланс между весом конструкции и подъёмной центробежной силой. При малых u в начале разгона третье слагаемое со знаком минус доминирует. То есть при разгоне внешнего кольца в строну движения ленты-маховика подъёмная сила снижается и кольцо начинает падать. Этого допустить нельзя.

Выход может быть в том, чтобы разгонять внешнее кльцо в сторону, противоположную вращению ленты маховика, то есть взять u < 0. Разберём этот вариант. Из u < 0 в силу закона сохранения суммарного момента импульса следует v > v₀. В этом случае лента-маховик раскручивается ещё сильнее и подъёмная сила растёт. Когда u достигнет космической скорости (а ведь мы этого хотим для оставления груза на орбите), центробежная сила внешнего кольца уравновесит его вес. А центробежная сила ленты-маховика при этом тоже вырастет и станет больше первоначальной. Первоначально она уравновешивала вес всей конструкции. Теперь она избыточна и весом одной только ленты-маховика не уравновешивается. Лента-маховик и кольцо в целом будут неизбежно разорваны сильно возросшей центробежной силой ленты-маховика.

[Инопланетянин]

Разгонять внешнее кольцо в пределах атмосферы нельзя. Атмосфера тормозит вращение.

Я как раз хотел разгонять само кольцо в атмосфере и безо всяких маховиков. Но тут надо отличать трение о воздух от его сжати. Спускаемые аппараты нагреваются именно из-за сжатия встречного потока. А если кольцо замкнуто и везде одного диаметра без выступающих деталей, то будет только трение.

А центробежная сила ленты-маховика при этом тоже вырастет и станет больше первоначальной. Первоначально она уравновешивала вес всей конструкции. Теперь она избыточна и весом одной только ленты-маховика не уравновешивается. Лента-маховик и кольцо в целом будут неизбежно разорваны сильно возросшей центробежной силой ленты-маховика.

Разорваны или подняты на более высокую орбиту? Хотя, нам не надо на более высокую.
Вообще, если разрыв неизбежен, я предложил бы сделать его штатной операцией. Аккуратно разделять секции кольца на модули способные сложиться в станции и корабли.
Ну и не одно какое-то кольцо туда-сюда гонять, а каждый раз формировать новое кольцо из новых модулей.

[MenFrame]

Лента-маховик и кольцо в целом будут неизбежно разорваны сильно возросшей центробежной силой ленты-маховика.

Когда кольцо разогнано до первой космической лента заторможена до первой космической.

[Ruslan_Sharipov]

Разорваны или подняты на более высокую орбиту?

Хороший вопрос. Давайте его разберём. Итак, кольцо вышло за пределы атмосферы. Его радиус примерно равен радиусу Земли R. Внешнее кольцо неподвижно, а лента-маховик крутится со скоростью v₀. Условие равновесия m v₀²/R = (M+m) g сохраняется. Мы начинаем разгонять внешнее кольцо против направления вращения ленты-маховика и считаем, что само кольцо и лента-маховик растяжимы. Пусть мы разогнали внешнее кольцо до первой космической скорости u на радиусе Ř > R. При этом оно уравновесит само себя. Значит и лента-маховик тоже должна уравновесить саму себя. То есть она тоже должна крутиться с такой же космической скоростью v = u на радиусе Ř, но в противоположную сторону. Закон сохранения момента импульса в таком варианте даёт m v₀ R = m v Ř - M u Ř = (m-M) u Ř. Сама космическая скорость u на радиусе Ř определяется из уравнения, учитывающего закон всемирного тяготения Ньютона: u²/Ř = g R²/Ř². Из полученных уравнений с учётом первоначального условия равновесия кольца на радиусе R можно вывести формулу Ř = m (m+M) / (m-M)² R. Изложенный сценарий можно реализовать при m > M. Ясно, что массы m и M сопоставимы по величине. Пусть к примеру m = 2 M. Тогда формула для радиуса даёт Ř = 6 R. То есть для того, чтобы не разорваться кольцо должно быть способным раздуться в 6 раз и подтяться на высоту пяти радиусов Земли от её поверхности.

[Ruslan_Sharipov]

Когда кольцо разогнано до первой космической лента заторможена до первой космической.

При фиксированном радиусе кольца такое невозможно (см. выше).

[Инопланетянин]

что само кольцо и лента-маховик растяжимы

Это само собой. Вы обратили внимание на моё предложение делать вместо ленты отдельные модули? Это надо обязательно, сплошное тело опоясывающее орбиту неустойчиво, оно упадёт на Землю в перигее. Ну и разумеется, кольцо с полезной нагрузкой тоже должно состоять из вложенных друг в друга отдельных сегментов. Иначе порвётся до выхода из атмосферы. Обеспечивать герметичность чего-то поршнеобразно вложенного тем ещё удовольствием будет.

Внешнее кольцо

Это к которому поднимается внутреннее, с Земли?

а лента-маховик крутится со скоростью v0

Которая из двух? Их там две в проекте.

[MenFrame]

При фиксированном радиусе кольца такое невозможно (см. выше).

Нету тут не чего невозможного. У вас в кольце две ленты, одна большая другая поменьше. Большую на земле раскручивают, до момента появления подъемной силы у всей системы.  Когда кольцо выйдет в космос(растянувшись слегка телескопически) включается линейный генератор и начинает тормозить большую ленту, что в итоге приводит к раскрутке кольца. Энергия которую выделяет генератор идет на раскрутку малой ленты в противоположном направлении. Поскольку у нас центробежная сила пропорциональна кинетической энергии, то перекачивание энергии от тяжелой ленты к легкой и кольцу всю систему уравновешивает.

[Ruslan_Sharipov]

Это к которому поднимается внутреннее, с Земли?

Нет. Внешнее кольцо - это труба, внутри которой крутится лента маховик.

Которая из двух? Их там две в проекте.

Я не знаю зачем их две. Считаю что одна.

[Инопланетянин]

Я не знаю зачем их две.

Увеличивать и уменьшать подъёмную силу кольца, не меняя его скорости.

[Ruslan_Sharipov]

У вас в кольце две ленты, одна большая другая поменьше.

Да, теперь понял зачем две ленты. С двумя лентами можно сманеврировать так, чтобы кольцо раскрутить не растягивая его.

[MenFrame]

Видеодоклад Анатолия Юницкого: геокосмический взлётно-посадочный комплекс ОТС в океане

[alex_semenov]

Видеодоклад Анатолия Юницкого: геокосмический взлётно-посадочный комплекс ОТС в океане

И всё-таки слишком грандиозно...
С этого никак нельзя начинать.
Поэтому, может быть, для начала что-то в духе всё-таки "Альдебарана"?
Ну или хотя бы химических сверхтяжей на 1000 т полезной нагрузки?