Mail.ruПочтаМой МирОдноклассникиВКонтактеИгрыЗнакомстваНовостиКалендарьОблакоЗаметкиВсе проекты

Как снизить энергозатраты при запуске космических аппаратов?

Игорь Андронов Гений (54641), закрыт 17 лет назад
Как известно из литературы основное препятствие при запуске космических кораблей (ракет) это наша атмосфера, преодоление этого пирога требует гигантских затрат на трение. Поэтому и разрабатываются сейчас проекты запуска космических аппаратов с самолетов-носителей. Тем не менее это не единственный способ преодолеть препятствие в виде атмосферы. Например построить башню километров в 20 высотой и производить запуски оттуда. Или построить космический "шланг" - надувную конструкцию 20 км высотой и запускать корабли с ее верхушки. А можно построить атмосферную пушку и "выстреливать" аппарат километров на 25 вверх, где он и запустит основные двигатели. Так вот как наиболее эффективно и изящно снизить энергозатраты при запуске в космос, а ?
Дополнен 17 лет назад
Да все верно согласно [ссылка появится после проверки модератором] трение об атмосферу дает проигрыш в 300 метров в секунду, а долгота и необходимый наклон орбиты съедает еще до1-1.5 км в секунду. Значит придется все же строить земную пушку в 1500км длиной....
Спасибо всем
Leonid - лучший....
Лучший ответ
Leonid Высший разум (389389) 17 лет назад
Никак. Закон сохранения энергии, знаете ли.. .
Вывести спутник на орбиту - это значит поднять некоторое тело массы m на некоторую определённую высоту и придать ему некоторую определённую скорость - первую космическую. Так что mgh + mv^2/2 будьте любезны затратить. Плюс ещё для этого надо по ходу дела поднимать саму ракету и топливо - дополнительные затраты по формуле Циолковского.
Так что правильнее говорить не о джоулях (против природы не попрёшь) - а об ЭКОНОМИЧЕСКОЙ эффективности различных схем запуска. И вот тут открывается необычайно широкое поле для творчества, вплоть до всякой экзотики типа космического лифта или полуартиллерийских систем (привет старику Ж. Верну) .
Самый привлекательный, но и самый пока что проблематичный способ, - повышение скорости истечения струи. Эффективность (на этот раз энергетическая) реактивного двиюителя напрямую связана со скоростью истечения реактивной струи. Увы, пока что на этом направлении никаких плодотворных дебютных идей. Варианты с ионным двигателем (типа того, что былна "Космосе-186") работают только в открытом космосе, когда аппарат УЖЕ выведен на орбиту - к них пока что слишком малая удельная тяга. С атомными двигателями, по-моему, пока что ещё печальнее. Гораздо более практичен (и, собсно, это сечас ОСНОВНОЙ способ повышения экономичности запусков) - снижение массы самого КА. Одно дело - ламповая аппаратура, как на самых первых спутниках, и другое - СБИС. Тот же набор функций реализуется гораздо меньшей массой.
Запуск с экватора: да, он эффективен - для ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ спутников или других спутников, которые можно запускать на орбиты с нулевым углом наклона. Для многих задач - разведка, геологоразведка, связь в высоких широтах (вся Северная Европа, к примеру) , экологический мониторинг, GPS, спутниковая телефония.. . -нужны спутники, у которых орбита имеет значительный наклон к плоскости экватора. И тут космодромы типа Плесецка оказываются ВЫГОДНЕЕ экваториальных.
Ну и последнее. Предложенные уважаемым г-ном Андроновым варианты, слов нет, возможны - но пока что они НЕ ОТРАБОТАНЫ. Запуски КА обычными ракетами с обычных космодромов - это ОТЛАЖЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (как и обещал когда-то Хрущёв - "ракеты печём как сосиски"). Поэтому, как всякая отлаженная технология, она сравнительно НЕДОРОГАЯ. Надувные шланги и атмосферные пушки (понять бы, что это хоть такое...) , слов нет, могут оказаться эффективнее по джоулям - но это пока только голые идеи. И на их доводку до экономически конкурентоспособного уровня нужен презренный металл. А его, как обычно, не хватает.. .
Слов нет, думать в этом направлении надо, однако основной критерий для таких разработок - именно ЭКОНОМИЧЕСКАЯ, а не энергетическая, эффективность.

Добавка специально для Natush: сударыня, сам факт того, что Вы сидите в интернете и можете перестукиваться со всем миром, - это ПРЯМОЙ РЕЗУЛЬТАТ космических технологий. Не уподобляйтесь персонажу известной басни дедушки Крылова...
Остальные ответы
Vladimir Seliverstov Мудрец (15125) 17 лет назад
Ззпускать челноки со стартовой платформы, стоящей на дерижаблях, из стратосферы. Экономия будет колоссальная, раза в 3 как минимум.
Никодим Залес-Неходящий Мастер (1807) 17 лет назад
Что-то у меня не было такого впечатления, что главной проблемой является трение об атмосферу. Главные затраты энергии - преодоление гравитации и получение первой космической скорости. Чтобы разогнать 1000 кг до скорости 7.2 км/с надо затратить энергию примерно 26 гигаджоулей. На повышение положения (высоты) на 400 км необходимо 4 гигаджоуля. Итого всего 30 гигаджоулей. С этой стороны башня высотой в 20-25 км особого выигрыша не принесёт. Она даст выигрыш только в 0.2 гигаджоуля.
† Игнатий де Лойола † Мудрец (10202) 17 лет назад
Или строить космодромы на орбите Земли, или использовать более энергоемкое топливо.
Nik Teplov_51RUS Мудрец (13617) 17 лет назад
намазать ракету перед запуском вазелином
Nika Мастер (1312) 17 лет назад
От куда рождаются такие вопросы?! Здесь вы здравого ответа не найдете, нужно подобный вопрос задать на каком нибудь космостроителноракетном форуме.
NH Гуру (3250) 17 лет назад
вот если бы.. .
сделать ракетный двигатель на основе термоядерного реактора-вот
тогда экономия была бы коллосальной...
*@ Екатерина @ * Гений (86326) 17 лет назад
прямо такие глобальные вопросы тебя интересуют.. . прям жуть... .
Известно, что запуск космических аппаратов в экваториальных широтах позволяет значительно снизить энергозатраты по выводу в космос полезной нагрузки. Например, при переносе космических запусков России из высоких широт, где расположены ее сухопутные космодромы, в районы экватора величина выводимой одними и теми же ракетами-носителями полезной нагрузки возрастает в 1,7-2 раза. Данное обстоятельство - серьезная предпосылка для использования Мирового океана в интересах развития перспективных космических систем. Пример такого использования - успешно функционирующий международный морской плавучий ракетно-космический комплекс Sea Launch (Россия, США, Украина, Норвегия) . Он предназначен для запусков невозвращаемых ракет-носителей, стартующих в вертикальном положении.
Однако наибольшие надежды на значительное удешевление космических запусков специалисты связывают с созданием полностью возвращаемых многоразовых воздушно-космических самолетов (ВКС) . Их вертикальный старт с поверхности океана возможен с аналогичных Sea Launch платформ или специальных судов. В то же время технически оправданной схемой их возвращения остается горизонтальная посадка на соответствующую сухопутную посадочную полосу, что трудно обеспечить в экваториальных широтах.
В этих условиях практически единственный вариант осуществления горизонтальных и старта и посадки многоразовых космических аппаратов (МКА) связан с использованием экранопланов (WIG - wing-in-ground craft) в качестве разгонно-принимающей ступени для запуска и приема ВКС. Обычно в подобных проектах рассматриваются экранопланы с большой взлетной массой (от 1500 до 2000 т) и воздушно-космические самолеты массой 600 - 800 т. Но их создание - дело отдаленной перспективы. Между тем, решение проблемы горизонтальных старта и посадки с поверхности океана может быть реализовано гораздо раньше на базе экранопланов массой до 750 т и ВКС массой до 300 т. Как показывают проведенные проектные, теоретические и экспериментальные исследования, система горизонтального морского старта и посадки МКА с использованием экранопланов (WSL - WIG Sea Launch) способна обеспечить доставку полезной нагрузки на низкие, в том числе полярные и экваториальные орбиты. Инфраструктура системы WSL должна включать две части - наземную и морскую. В первую входят следующие компоненты:
- порт-база судов с терминалом для стоянки и загрузки транспортного судна-доставщика ВКС, экранопланов и судов обеспечения, а также монтажно-испытательный полигон;
- транспортная система, предназначенная для доставки компонентов ВКС, топлива, полезной нагрузки с предприятий-изготовителей в порт-базу системы WSL;
- наземно-космические средства траекторных телеизмерений, управления полетами, навигационного и гидрометеорологического обеспечения.
Морская инфраструктура предполагает следующие элементы:
- судно-доставщик ВКС, оборудованное средствами перегрузки ВКС на экраноплан и проведения завершающих предстартовых процедур;
- экраноплан-разгонщик-приемщик ВКС;
- суда обеспечения системы WSL.
В период проведения запусков космических аппаратов судно-доставщик ВКС, суда обеспечения и экраноплан выдвигаются в район запуска, где завершается предстартовая подготовка ВКС.
Непосредственно перед запуском производится перегрузка ВКС на экраноплан и заправка их топливом. Затем осуществляется взлет экраноплана с ВКС на борту. При достижении необходимой скорости движения происходит запуск двигателей и отделение ВКС. В случае использования двухступенчатого ВКС после разделения ступеней на высоте примерно 30000 м отработавшая ступень совершает посадку на летящий экраноплан и затем перегружается на судно-доставщик. Аналогично совершается посадка на летящий экраноплан и самой орбитальной ступени при ее возвращении, после чего возможен ее новый запуск. Стыковка ступеней ВКС и экраноплана осуществляется после уравниван
AN.NIK.I. Гений (75658) 17 лет назад
Проблема с трением не является главной.Все упирается в относитеьнно низкую калорийность применяемого топлива - несимметричного ди-метил-гидрозина, который заменил устаревший керосин.Количество его, необходимое для выхода за пределы атмосферы и последующего полета с разгоном до соответствующей космичнской скорости - столь велико, а соответственно, велики и масса и объем, что именно эти показатели и увеличивают поверхность космического аппарата, что и влияет также на трение, которое отнюдь не причина, но лишь следствие.
Выход один - увеличение энергоемкости топлива корабля, что практически, уже невозможно - устройство двигателя и его топливо давно уже получены для этого типа - оптимальные.
Вывод - уменьшение массы и поверхности корабя возможны или при переходе на принципиально-иной тип двигателя, или при открытии каких-ибо новых законов из области гравитации, пространства, времени.
Пользователь удален Мудрец (14809) 17 лет назад
..Преодоление гравитации без использования химических двигателей
-удел будущих поколений,можно с надеждой предположить что
ещё в нашем двадцать первом веке откроют новый способ преодоления
земного тяготения....
Natush Мудрец (17182) 17 лет назад
да вообще их не запускать- какая экономия выйдет- еще никто толком не объяснил зачем их вообще запускают
Yuri Ученик (199) 17 лет назад
В научном мире существует теория о том что через через южный и северный полюса проходя "червячные тунели" или "червячные ходы", которые позволяют без проблем путешествовать НЛО в околоземном космическом пространстве. Это предположение подтверждается регистрацией аномального количнства неопознааных объектов в области севрного и южного полюсов.
Учённые высказывают предположение, что используя эти каналы можно путешествовать в другие галактики.
Геннадий Дедик Оракул (99500) 17 лет назад
Пушка это нереально.Ещё при Гитлере была сделана пушка чтобы стреляла на ьысячи километров.ВСя сложность заключалась чтобы по мере продвижения снаряда за ним последовательно взрывались специальные камеры для постоянного ускорения.Но это снаряд а космический аппарат весит не меньше 2-3 тысяч тонн.И там люди.Они не вынесут такой перегрузки.Надо изобретать антигравитацию.Только с её помощью мы покорим космос.А то что она уже была когда-то применена на земле это уже факт.Из этого выходит что всё-таки её можно открыть.Будем ждать.
Пользователь удален Просветленный (43076) 17 лет назад
Лучше использовать атомную энергию, чем строить 20- км. башни.
А вообще-то, хватит разрушать атмосферу, она принадлежит всем жителям планета Земля, а не только избранным.
Просто, но ясно.
Идея уже была у Ж. Верна. * Из пушки на луну. *
Мне нравится.
Aykhan Гуру (4037) 17 лет назад
Используя ум, разум и посдеднюю технику
Medni vsadnik Просветленный (31738) 17 лет назад
А специалисты от Космоса что-нибудь говорят в поддержку. Здесь без них не обойтись...
Александр Федоренков Ученик (119) 4 года назад
Можно применить принцип действия рельсотрона . Не башню строить а бурить скважину определённой глубины и в место рельсы труба .
Похожие вопросы