Обсуждение способов безракетного запуска с Земли

[MenFrame]

И всё-таки слишком грандиозно...

Слишком для чего? Это как раз инструмент решения грандиозных задач. Разгон звездолета выше 0,1с, терраформинг Марса.

[alex_semenov]

И всё-таки слишком грандиозно...

Слишком для чего? Это как раз инструмент решения грандиозных задач. Разгон звездолета выше 0,1с, терраформинг Марса.

Вот именно.
Это задачи иного уже уровня. Когда человечество уже вышло из колыбели и в полный рост стало, так сказать, преобразующей и направляющей силой во вселенной.
Выйти из колыбели, так сказать, опираясь на такое сооружение нельзя. Допустим вы его построили. Ну вот прямо завто. По щучьему велению по моему хотению, явился... "звездный мост". И? Чем вы его загрузите? Какими миллионами тонн грузов на каждую ходку кольца?
Ну покатаете в космос всё человечество на этом "чёртовом колесе", посмотреть со стороны на Землю сможет каждый. А дальше?
У человечества сейчас еще нет СУММЫ ТЕХНОЛОГИЙ под этот транспорт.
А Юницкий так говорит, как будто мы должны вот взять и первым делом построить его транспортную систему. Это будет мост в никуда. Другог боерега просто нет. Нет космической инфораструктуры. Это как метро в чистом поле. И зачем оно там?
 

[Инопланетянин]

У человечества сейчас еще нет СУММЫ ТЕХНОЛОГИЙ под этот транспорт.

Для начала надо добить Биосферу до работоспособного состояния. Тогда можно будет оценить минимальную массу такой замкнутой системы, при которой она вообще будет замыкаться. Суммы технологий у нас под кольцо, конечно, нет, но в целом видно куда копать, чтобы была.

PS. Ладно, с гигантскими ракетами удаляю.

[alex_semenov]

Ну или хотя бы химических сверхтяжей на 1000 т полезной нагрузки?

Придётся всё же криогенить топливо с кислородом до затвердевания. Иначе с продольными колебаниями никак.

Нет.
Но давайте это обсуждать не здесь.
Давайте с этим сюда.

[-Asket-]

Юницкий так говорит, как будто мы должны вот взять и первым делом построить его транспортную систему. Это будет мост в никуда.

Это же давно часть обычного лохотрона:
https://unitsky.engineer/about
https://ru.wikipedia.org/wiki/SkyWay

[MenFrame]

Ту-2000


Работы активировались в 1981 году. Через три года была предложена авиакосмическая система на базе одноступенчатого орбитального самолёта с жидкостным ракетным двигателем, которая могла запускаться и с земли, и с самолётов-носителей. Однако вскоре для повышения экономичности и увеличения запаса топлива был предложен вариант с комбинированной силовой установкой (ТРД+ПВРД+ЖРД), который и стал прообразом Ту-2000.

Самолёт был выполнен по схеме «бесхвостка», имел расположенный под фюзеляжем двигатель и треугольное крыло малого удлинения. Центром конструкции стала силовая установка, которая включала:

4 ТРД в хвостовой части фюзеляжа;
основной разгонный широкодиапазонный ПВРД в задней части фюзеляжа;
2 ЖРД для маневрирования на орбите.
Установка большого числа двигателей была обусловлена требованиями максимальной экономичности на различных режимах. Большая часть объёма самолёта была занята топливными баками с жидким водородом. Экипаж из двух человек располагался в носовой части фюзеляжа. Система автоматического спасения экипажа обеспечивала спасение на высотах от нулевой до максимальной. Носовая часть, включая кабину, была отделяемой. Рассматривались два варианта: спасаемая на парашюте кабина и катапультируемые самолётные сиденья.

Радиоэлектронное оборудование располагалось за кабиной экипажа. В этот же отсек убиралась носовая стойка шасси. Топливный бак с жидким водородом занимал среднюю и заднюю части фюзеляжа. Бак с кислородом, который использовался как окислитель для ЖРД, располагался в хвосте фюзеляжа. Жидкий водород использовался как горючее для всех двигателей и поступал из единой топливной системы.

Шасси предлагалось исполнить по нормальной трёхстоечной схеме с носовым колесом: основные стойки одноколёсные, убирались в отсеки фюзеляжа; передняя стойка имела спаренные колёса малого диаметра с высоким давлением.

ВКС должен был взлетать со стандартных взлётно-посадочных полос длиной до 3 км, на дозвуковой скорости разворачиваться после взлёта, чтобы попасть в заданную точку начала разгона и перед посадкой, чтобы сесть на заданный аэродром; менять аэродромы базирования; разгоняться до нужной скорости и высоты, вплоть до выхода на круговую орбиту; выполнять неоднократные орбитальные маневры; выполнять орбитальный автономный полёт продолжительностью до суток; выполнять крейсерский полёт в атмосфере с гиперзвуковыми скоростями; тормозить и снижаться при возвращении с орбиты; маневрировать при разгоне до орбитальных параметров и снижении; менять параметры орбиты.

Вариант МВКС должен был иметь взлётный вес 260 тонн, высоту полёта более 60 км и скорость 15-25 Мах. Он смог бы выводить нагрузку 8-10 тонн на орбиту высотой 200 км.

В настоящее время проект заморожен. В ценах 1995 года один Ту-2000 стоил 450 млн долларов, а затраты на опытно-конструкторские работы составляли 5,29 млрд долларов. При 20 пусках в год стоимость одного пуска должна была составить 13,6 млн долларов. При наличии необходимого финансирования проект можно было бы завершить за 13-15 лет.

[LonelyWanderer]

Наверное, это не уложилось бы в эти деньги, потому что до сих пор что только не придумывают, всякие космические лифты, мосты, пращи, катапульты, Маск вон заморачивается с возвратными ракетами, его СтарШип стоит тоже не мало, однако это всё таки обычная ракета по своей глубинной сути. Есть какие-то конструкционные проблемы с подобными двигателями, которые пока никто не берётся попробовать побороть, несмотря на то, что это был бы настоящий безракетный и многоразовый аппарат со всеми своими плюсами.

[MenFrame]

Гиперзвуковая лётная система Stratolaunch снова поднялась в воздух: самый большой в мире самолёт Stratolaunch Roc взлетел с заправленным планером Talon-A
Грузоподъемность внешняя 250 тон, по идее может в качестве нагрузки нести, что типа того же Ту-2000

[MenFrame]

Hypersonic Airplane Space Tether
Orbital Launch System

Максимальная скорость относительно поверхности Земли 3,6 км/с

3,6 км/с это 12 960 км/ч. Старшип достигает такой скорости затратив 58% топлива. Соответственно остается 42% или 506 тон. Соответственно ротоватор может вытащить 506 + 150 = 656, против 150 старшина, то есть в 4,37 раза больше для ракеты одной и той же стартовой массы.

[Vavanzer]

3,6 км/с это 12 960 км/ч. Старшип достигает такой скорости затратив 58% топлива.

  Вопрос еще в направлении этой скорости. Там чуть ли не половина топлива уходит на вертикальную составляющую, а первые 5-10% вообще на то чтоб немного "отьехать" от космодрома))))
  По сути то основной разгон по касательной и прирост скорости происходит в верхней атмосфере за счет легкой 2й ступени, почти у всех. А первая, тяжеленная, лишь подьем дает на высоту и немножко "боковой" составляющей полезной.

  Опять недавно вспоминал про идеи аэродинамического взлета и подьема. Пришла мысль, а что если набирать высоту максимальную аэропоаном на относительно небольших скоростях, даже на дозвуке. Но за счет увеличивающейся площади крыла, по мере набора высоты. Сопротивление падает, крылья можно расправлять по полной, оптимизируя их форму под уменьшающуюся плотность воздуха и растущую скорость. Хотяб легкие штучки всякие можно закидывать повыше в стратосферу,  для последующего запуска на ракетной тяге легкой ступени, тоже многоразовой.
 А если еще и взлетать в высокогорье с высоты километров 5-6-7, затащив все это барахло до космодрома "зилком" на электромоторах, еще экономия на подьем и пробой атмосферы, на преодоление ускорения свободного падения на эти километры. 

[Vavanzer]

 Самое еще интересное, что в совецком проекте космоплана "Спираль", в рлли первой ступени - большой дозвуковой самолет должен был быть. А уже вторая ступень, ракетная, достаточно "легкая". И от дозвукого самолета большой вклад. Не гиперзвукового!))) Эти 300м/с и высота более 10 км решают многое!
 Получается что самолет экономил львиную долю массы, относительно вертикального запуска, при этом дешевле и полностью многоразовый, не требует космодромов))) Экономил прилично на совсем  небольшом участке набора высоты и скорости.
 
 В другом, современном проекте аэродинамического старта за счет сверхзвукового бомбардировщика та же песня! Без всяких там посадочных платформ посреди океана и прочей дури с возвратом 1й ступени огромной, дорогущей и не такой надежной.

[Vavanzer]

Соответственно ротоватор может вытащить 506 + 150 = 656, против 150 старшина, то есть в 4,37 раза больше для ракеты одной и той же стартовой массы.

  Этот ваш экскаватор, во первых, будет работать в невесомости и на орбитальной скорости. И импульс для разгона массы отстреливаемой "из ниоткуда" он не возьмет! Ему надо в любом случае топливо, на компенсацию потери орбитальной скорости и скорости вращения. Иначе он замедлится и упадет.
  Во вторых тк скорость движения спутника зарускаемого заведомо меньше, чем у ковша, он просто долбанет по нему хорошенько и разрушит)
  В третьих, до него надо еще и долететь через атмосферу, и достичь первой кочмической, чтобы догнать этот экскаватор, и получить от него хорошего пинка)))

   В других вариантах, например пристыковываться к центру вращения этой катапульты-экскаватора, и потом сползать к концу чтоб улететь потом за счет его скорости, импульс суммируется, скорость вращения теряется. + Еще изменение орбиты произойдет, изза отдачи импульса в какую либо сторону. Т.е опять нужна подзаправка каким то реактивным топливом.  Даже если он на ионниках будет и солнечных батареях работать, корректировать и поддерживать орбитальный полет.
 
 Никуда от закона сохранения импульсов не денешься!

 Ну и вопрос к прочности конструкции, конец которой будет вращаться со скоростями в километры в секунду!   Не оторвет ли клешню "центробежной" силой!?)) Считать пробовали?

[LonelyWanderer]

Именно на ионниках. Да, им тоже нужно рабочее вещество, но всё-таки в разы меньше, чем обычным химическим ракетам.
А что касается тросов, то тут требования гораздо меньше, чем к космическому лифту. Я как то несколько лет назад считал, если память не изменяет, у меня получалось что стальная проволока из прочных сортов может вращаться до 1 км/с.  Я тогда из этих расчетов ещё решил, что с учётом необходимого запаса прочности вращающийся космический город не может быть диаметром более 300 метров. Однако такой трос конечно должен быть не из стальной проволоки, а из более прочных материалов, и должен быть переменного сечения от более толстого в центре до более тонкого у края. Ну и желательно, чтобы его масса превосходила массу принимаемых кораблей, чтобы снизить удельную нагрузку (иначе требования к прочности материала быстро растут). И тогда вполне реально снизить скорость нижнего конца относительно поверхности земли до 3-4 км/с, что можно будет достигнуть одноступенчатыми многоразовыми аппаратами.

[LonelyWanderer]

Только не понятно, почему предлагается именно прямолинейный трос, а не, например, вращающееся тросовое кольцо. Обычный двухконечный трос имеет недостаток, что будет очень трудно прицелиться, здесь нужна ювелирная точность, не только по высоте, но и по расположению относительно поверхности в нужный момент времени. Конец троса прилетит  сверху и тут же улетит. Прицепиться нужно сразу и без промедлений, и находиться нужно в нужной точке в нужную секунду. Задачка будет посложнее, чем ловить щупальцами первую ступень Старшипа.
Если сделать кольцо, то требования к позиции по горизонтали намного упрощаются. К кольцу сделать несколько тросов-спиц из центра. После зацепа кольцом не напротив спицы его форма исказиться, но я думаю, это не критично, она исправится снова после отцепа.
Хотя масса кольца со спицами будет в несколько раз больше одного прямолинейного троса, зато вырастет его надёжность.
Или кольцо не сможет самостоятельно расправиться после отцепа?

[Vavanzer]

И тогда вполне реально снизить скорость нижнего конца относительно поверхности земли до 3-4 км/с, что можно будет достигнуть одноступенчатыми многоразовыми аппаратами.

  Вот недавно в теме освоения Марса идея с тросами была... А ведь реально, не обязательно прямо до поверхности опускать, при наличии плотной атмосферы!  И вот она, лазейка!
  Если по принципу марсианского троса, который в разреженной атмосфере летает, делаем земной вариант - опускаем в стратосферу.
 Но, у нас при непрерывном полете троса во первых, будет торможение. Как у спутников низкоорбитальных, только намного сильнее. Даже если скорость будет 2-3-4 км/с. Во вторых, если по нему начать поднимать лифт, то весь трос получит противоположный импульс!  Т.е все равно придется компенсировать импульсы, и орбитальный и подьемный. Возникает вопрос, на колько это рентабельно?
  Подьемный к примеру ладно, он соответствует грузу. Эффект Кориолиса (необходимость в росте линейной касательной скорости по мере удаления от центра окружности по лучу радиуса) мы тоже компенсируем. И тут загвоздка... Удобно ли это?  И , остается момент с атмосферным торможением. Может быть на его компенсацию за время существования такого подьемника уйдет больше энергии, чем вся выгода от системы относительно реактивных запусков? . Трос вдобавок будет греться об стратосферу...

 

Однако такой трос конечно должен быть не из стальной проволоки, а из более прочных материалов, и должен быть переменного сечения от более толстого в центре до более тонкого у края.

   Бор вам в помощь!))) Плотность ~2,34г/см3, эт в 3,3 раза легче стали! Прочность на разрыв 5,7ГПа, температура плавления 2075°С.  Или еще что нибудь подобное поискать из высокопрочных материалов)) Никакая сталь рядом не стояла))) Сталь это металлолом ржавый, ей не место в космосе!)) Из нее только трактора строить!
   https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Бор_(элемент)
 Посчитай на основе бора трос! Должно что то интересное получиться!

[Vavanzer]

Если сделать кольцо, то требования к позиции по горизонтали намного упрощаются. К кольцу сделать несколько тросов-спиц из центра. После зацепа кольцом не напротив спицы его форма исказиться, но я думаю, это не критично, она исправится снова после отцепа.
Хотя масса кольца со спицами будет в несколько раз больше одного прямолинейного троса, зато вырастет его надёжность.
Или кольцо не сможет самостоятельно расправиться после отцепа?

  Эт типа ловушка уже на конце троса. ? Или целиком вращающийся кольцевой трос, вместо одного, направленного в сторону центра притяжения?

  Кстати, можнт быть прокатит тросовый ротационный ускоритель!?) Симметричный или не очень! Своего рода версия "ротоватора". Только продвинутая. Раскрутка за счет электродвигателя от солнечных батарей и противоположно вращающегося двухстороннего маховика. Компесация потеоянной орбитальной скорости, опять же ионниками непрерывной работы с микро-расходом массы, но зато на бесплатной энергии солнечной нескончаемой))) 
  Использовать для выкидывания грузов с орбиты в "дальнее плавание"))) Если конечно расклад по материалам вообще позволит такое сделать для приемлемых скоростей, тк надо +5км/с сообщить выкидываемому снаряду, чтоб не вернулся обратно))) 

[Vavanzer]

  Интересно, каких максимальных размеров можно затащить самолет на высоту километров 25-30)!? Специально для этого сделанный (не прередел из "обычных" известных моделей) . Тупо для прыжков на максимальную высоту , с доп грузом, естественно!)) . Дозвуковой и сверхзвуковой.
   Каков потенциал аэродинамических запусков, и каков потолок по размерам и полезной нагрузке?)

[LonelyWanderer]

Если по принципу марсианского троса, который в разреженной атмосфере летает, делаем земной вариант - опускаем в стратосферу.
 Но, у нас при непрерывном полете троса во первых, будет торможение. Как у спутников низкоорбитальных, только намного сильнее. Даже если скорость будет 2-3-4 км/с.

Нет, ни в коем случае не опускать в верхние слои атмосферы. Тут скидывали работу по этой теме на английском, я не читал, там наверное есть все рекомендуемые параметры. Но я думаю, что нижний конец не должен опускаться ниже 150-200 километров.  И на этой высоте подхватывать летящие по баллистической суборбитальной траектории аппараты.

Эт типа ловушка уже на конце троса. ? Или целиком вращающийся кольцевой трос, вместо одного, направленного в сторону центра притяжения?

Целиком вращающийся кольцевой трос диаметром N километров. Конечно, устройство захвата/стыковки тогда на самом тросе не сделаешь, как в случае с прямолинейным. Но я думаю, что можно и на корабле это сделать, какой-то карабин, не думаю, что с этим проблема. Зато главная проблема по прицеливанию значительно упростится.

[Vavanzer]

150-200 километров.  И на этой высоте подхватывать летящие по баллистической суборбитальной траектории аппараты.

  Самое то угарное. Подхватили обьект со скоростью 4км/с,к примеру. А дальше то что!?) Он так и будет просто висеть?

[LonelyWanderer]

150-200 километров.  И на этой высоте подхватывать летящие по баллистической суборбитальной траектории аппараты.

  Самое то угарное. Подхватили обьект со скоростью 4км/с,к примеру. А дальше то что!?) Он так и будет просто висеть?

Ну трос то вращается, он и потянет за собой корабль. Если на нижнем конце будет скорость, например, 4 км/с то на верхнем, соответственно, 11.6 км/с 
На конце, наверное, должен быть груз, иначе момент не передастся, и тросс намотается. В статье на конце изображено какое-то тело, эх, надо перевести и почитать, чего годать то.