Магнитная праща забросит спутники на околоземную орбиту
Что-то подобное мы слышали уже неоднократно. Так как мысль восходит ещё к жюль-верновскому роману «Из пушки на Луну». Но сейчас всё серьёзно.
Американские ВВС финансируют проект совокупности запуска сверхлёгких спутников на орбиту при помощи огромного наземного ускорителя.
Разрабатывает эту совокупность американская компания LaunchPoint. Действительно, при ближайшем рассмотрении узнается, что Magnetic satellite launch system — вовсе не пушка, а огромное кольцо, схожее по устройству с ускорителями частиц, каковые оказывают помощь физикам раскрывать тайны природы.
Лишь вместо частиц это кольцо будет разгонять маленький контейнер со боеприпасом, в которого будет пребывать 10-килограммовый спутник.
Мысль электромагнитного запуска космических аппаратов далеко не нова. Но на протяжении прошлых попыток исследователи сосредоточивались на анализе прямолинейных ускорителей, практически — электромагнитных пушек.
Изготовление таких орудий, в принципе, быть может, но для этого нужно решить последовательность неприятностей. В их числе — высочайшие перегрузки при старте (мало какой спутник их выдержит), и большая электрическая мощность, которая потребуется для совершения выстрела.
Иглоподобный боеприпас будет разгоняться в особого контейнера, призванного принимать силы от магнитных полей (иллюстрация LaunchPoint).
Увидим, что речь заходит не о суммарной энергии, а о том, что реализовать её необходимо будет за сотые доли секунды. Соответственно, потребуются много тысячь киллограм конденсаторов и сверхнадёжные проводники, талантливые выдержать большой импульс тока.
Кольцевой ускоритель решает эту проблему. Так, разгон контейнера в нём может длиться хоть пара часов, соответственно, установку возможно не составит большого труда включить «в розетку», не опасаясь перегрузить сеть.
Предварительный анализ идеи уже совершён, а сейчас ВВС Соеденненых Штатов (USAF) выделили деньги на следующий этап — более подробную разработку стартового комплекса. Возглавляет данный проект Джеймс Фиске (James Fiske) из LaunchPoint, в далеком прошлом трудящийся совместно со экспертами из компании MagTube над разными совокупностями магнитной подвески.
Позднее, быть может, инженеры выстроят масштабный прототип совокупности с кольцом диаметром около 50 метров. А в окончательном виде совокупность обязана воображать собой кольцо диаметром 2 километра с комплексом сверхпроводящих электромагнитов для разгона и удержания контейнера со спутником.
Спутник предполагается заключить вовнутрь конусного боеприпаса, складывающегося из весьма массивного вольфрамового наконечника (на рисунке — №1), отсека для нужной нагрузки (2), баков для окислителя и горючего (3 и 4) и сопла ракетного двигателя (5).
Боеприпас для запуска спутника. Его центр тяжести будет смещён вперёд, что обеспечит конусовидному боеприпасу стабилизацию в полёте.
Пояснения к цифрам — в тексте (иллюстрация LaunchPoint).
Двигатель нужен для коррекции полёта боеприпаса и для более правильного его выведения на орбиту. Но вот первой космической скорости аппарат достигнет прямо в кольце.
Более того, в том месте боеприпас предполагается разгонять кроме того до 10 километров в секунду, дабы был запас на утраты в «атмосфере» и пушке.
«Пушка» в данной совокупности — это ответвление кольца, медлено заворачивающее вверх и выбрасывающее боеприпас под углом 30 градусов к горизонту.
По плану LaunchPoint, в момент прохождения развилки на кольце быстродействующая электроника приведёт в воздействие некие «лазерные и пиротехнические устройства», каковые скинут внешний контейнер (служащий «вагончиком» для данной магнитной «дороги») и направят уже один боеприпас в ответвление.
Разумеется, что трение в «пушке» будет ужасным, в особенности в том месте, где она загибается вверх. Но авторы совокупности считают, что эта неприятность разрешима.
Они кроме того уверены, что возможно добиться довольно успешного полёта боеприпаса в нижних слоях воздуха со скоростью, превышающей скорость звука в 23 раза. Не смотря на то, что легко представить, как очень сильно нагреется наконечник конуса в первую же секунду.
Но, создатели совокупности напоминают, что сходная задача удачно решена разработчиками боеголовок межконтинентальных ракет. Действительно, в том месте интенсивный нагрев идёт не при старте, а при входе боеголовки в воздух из космоса и на скорости пара километров в секунду.
По устройству эта совокупность близка к ускорителям частиц.
Но поперечное сечение кольца будет намного скромнее (иллюстрация LaunchPoint).
Довольно разворота всей совокупности по азимуту в описании проекта ничего не сообщается, но, возможно, и эту задачу возможно как-то решить. Тогда возможно будет варьировать и наклонение орбиты спутника.
А ещё — перевоплотить эту совокупность в оружие.
Так как пушка, выбрасывающая боеприпас с первой космической скоростью (либо чуть меньшей), способна доставить снаряд фактически в любую точку планеты. А совокупность коррекции полёта боеприпаса на нисходящей ветви параболы (хотя бы раскладные управляемые стабилизаторы) обеспечит приемлемую точность попадания.
Об этом вероятном применении кольца говорит эксперт по аэронавтике Алан Эпштейн (Alan Epstein) из Массачусетского технологического университета (MIT), об одной свежей разработке которого, кстати, мы говорили. Эпштейн не входит в команду создателей совокупности и скептически относится к возможности её применения на практике.
Но представим, что технические неприятности решены. И тогда главным вопросом будет уже не «как запускать?», а «что запускать?» — за исключением уже упомянутых боеголовок.
Легко посчитать, что в конце разгона по кругу на спутник будет функционировать центростремительное ускорение в 10 тысяч g. Но электроника в управляемых гаубичных боеприпасах выдерживает при выстреле 20 тысяч g. Так что в полной мере возможно создать маленькие спутники, талантливые перенести такую перегрузку.
Помимо этого, посредством кольцевого ускорителя на орбиту возможно доставлять простые грузы, выдерживающие громадное ускорение, — капсулы с водой, кислородом, пищей для жителей космической станции. И чем больше будет таких запусков, тем дешевле обойдётся любой из них.
Тут кольцевой ускоритель возможно может опередить ракеты-носители.
По оценкам разработчиков, при 300 запусках в год кольцо сможет забрасывать нужные грузы на орбиту при затратах $745 за килограмм. Если бы количество стартов достигло 3 тысяч в год, цена упала бы до $189 за килограмм, другими словами стала бы на два порядка меньше нынешних расценок.
Но найдётся ли столько грузов? Разработчики комплекса считают, что по мере понижения цены данной услуги собственные лёгкие спутники захотят запустить весьма многие.
Но Эпштейн предостерегает: в случае если суперкольцо однако будет выстроено, оно может стать целью для нападений — из-за собственного военного потенциала. «Кольцо тогда станет одной из самых ответственных целей на планете», — говорит учёный.
До тех пор пока, но, будущее кольца неясна. Деньги выделены только на первые фазы проекта.
Но в случае если всё сложится так, как рассчитывают учёные и инженеры из LaunchPoint, полномасштабный пример кольцевого ускорителя спутников может показаться в 2012-2014 годах.
