Форум космопорта

[Кулибин]

У меня один вопрос к Квазару, на сайте написано что публикация материалов с сайта разрешается только с разрешения автора, распространяется ли это правило на форум? А если и распространяется то как потом доказывать свое авторство если статью все таки сопрут?

[Kuasar]

Конечно распространяется. А доказать просто - на форуме будет фигурировать дата вашей публикации. Если кто-то и сопрет, а потом опубликует, то это явно произойдет позже. Кто первый, тот и автор.

[Кулибин]

Ну ладно верю на слово, а если ве таки кто нить сопрет статейку, я искренне надеюсь на юридическую потдержку Квазара или участников форума, так как в юридических делах я полный дятел. Как говорят в кастрюле нам пельменям лучше держаться в месте. А кстати распространяется ли это правило на персональные сайты ссылки на которых содержаться на форуме, тут непонятка, с одной стороны интернет это СМИ и публикации вроде как связанные с защищенным сайтом, с другой персональные сайты это частное информационное поле такое же, как и забор возле дома твоего, все что на нем написано принадлежит не автору а народу.

[Татарин]

[Кулибин]

К звездам по лучику света.



С тех пор как начали летать первые космические ракеты носители, разработчиков и энтузиастов не покидает мысль о том чтобы добраться до космоса менее затратным путем чем с помощью сжигания нескольких сотен тонн топлива и использованием одноразовой ракеты стоимость которой сравнима со стоимостью авиа лайнера. Но для достижения космических скоростей и высот необходимы такие приспособления которые явно расходятся с возможностями современной технологии, одни по прочности материалов, такие как космический лифт на стационарной орбите, другие по масштабности, такие как вращающееся кольцо окружающее землю по экватору или меридиану, или рельсовая дорога на эстакаде ведущая за пределы атмосферы, третьи по уровню технологичности, такие как запуск с помощью магнитной пушки или монорельсовой дороги из вакуумного тоннеля. И конечно все проекты такого рода неподъемные по стоимости, некоторые из них могли бы себя оправдать в финансовом плане, такие как запуск с помощью магнитной пушки, но только при условии высокого спроса на доставку груза на орбиту, а в настоящее время спрос на доставку грузов на орбиту ограничен, поэтому разработка такого мега проекта себя вряд ли окупит.
По этой причине разрабатывались такие проекты альтернативного космического транспорта как запуск на орбиту с помощью лазерного луча генератор которого расположен на земле. В этом случае лазерный луч обеспечивал бы аппарат практически неограниченным источником энергии, позволяя нагревать запасенное на борту аппарата топливо до крайне высоких температур. А поскольку эффективность реактивных двигателей напрямую зависит от температуры рабочего тела, то есть газа, который вырывается из сопла двигателя и создает реактивную тягу, двигатели в которых рабочее тело – топливо нагревается не с помощью внутренней химической энергии, а с помощью подводимого из вне источника – лазерного луча могли бы разгонять аппарат до космической скорости используя небольшой запас топлива и одну ступень. Такие аппараты могли бы быть намного дешевле многоступенчатых химических ракет, но разработка лазерного запуска затормозилась по многим причинам. Во первых не достаточно высокий технологический уровень, во вторых крайне низкий КПД как генераторов лазерного луча, так и самих двигателей, в третьих влияние атмосферы которая поглощала бы ощутимую долю лазерного луча, кроме того луч под влиянием атмосферы начал бы блуждать и рассеиваться.
Проблемы, связанные с поглощением рассеиванием лазерного луча вполне можно было бы решить разместив генератор лазера не на земле а в космосе. Но где в открытом космосе взять достаточное количество энергии необходимое для генерации луча достаточной мощности, для того чтобы заменить сотни тонн химического топлива. Эту энергию может дать солнце, в открытом космосе нет воздуха, поэтому там ничего не мешает разворачивать надувные зеркала из тонкой зеркальной пленки до любых размеров. На земле надувное зеркало размером с футбольное поле порвет первый же порыв ветра, если и не порвет, то будет так трепать его что зеркало из за изгибов потеряет способность концентрировать свет в нужной точке. В космосе такая проблема отсутствует, поэтому там можно разворачивать легкие надувные зеркала из сверхтонкой пленки до километровых площадей. Конечно, солнечный свет это еще не та энергия, которая необходима для лазерного луча, сначала его нужно превратить в электричество, а для этого нужно иметь еще и солнечные батареи, и электромеханическое оборудование, и довольно сложные лампы накачки, которые генерируют особый свет для подсветки стеклянных стержней генерирующих лазерный луч. Все это оборудование довольно много весит, к тому же оно очень сложное, а потому не надежное, в космосе же обслуживать и ремонтировать его некому, лампы накачки, кроме того, требуют интенсивного охлаждения, а в открытом космосе охлаждать их очень сложно. Но в последнее время технология достаточно продвинулась, чтобы делать лазерные стержни, которые могут работать от солнечного света и при этом имеют иметь КПД и остальные характеристики сравнимые со стержнями работающими от специальной подсветки, так называемого излучения накачки. Такие лазеры называются – лазеры с солнечной накачкой.
Если использовать в конструкции генератора лазерного луча лазеры с солнечной накачкой, это решает многие проблемы, во первых генератор становится легче, во вторых проще, а значит и надежнее, в третьих стержни лазера с солнечной накачкой можно расположить на открытых конструкциях и тогда они смогут эффективно охлаждаться радиационным методом, то есть с помощью прямого излучения избыточного тепла в пространство. Таким образом, можно получить легкие эффективные и надежные – ломаться в них по большому счету нечему, генераторы лазерного луча, такие генераторы вполне пригодны для размещения их на орбите. Если есть возможность разместить генераторы лазерного луча для запуска лазерных ракет в космосе, то можно получить практически дармовой с точки зрения затрат ресурсов источник энергии и запускать недорогие носители с лазерными двигателями по несколько штук в день. Это снизит стоимость выведения на столько, что значительно повысит спрос на выведение грузов в космос, поэтому космический генератор лазера вполне сможет себя окупить с финансовой точки зрения. К тому же для нынешнего уровня технологии создание такого генератора задача не фантастическая, а вполне реальная. Пленочные зеркала не представляют собой ничего сложного с точки зрения технологии, так же как и лазерные стержни, системы наведения и ориентации необходимые для орбитального лазерного генератора давно используются на спутниках и доказали свою надежность временем. Выведение на орбиту десятков или даже сотен тонн грузов не представляет собой непосильной задачи для тяжелых ракет, к тому же можно запустить станцию в разобранном виде несколькими типовыми ракетами и собрать ее на орбите с помощью космонавтов или манипулятора шаттла.
С точки зрения технологии основная проблема лежащая перед лазерным запуском лежит в реактивных двигателях способных работать используя энергию лазерного излучения и имеющих такие характеристики которые могут сделать их применение целесообразным. Двигатели на лазерной подсветке должны быть очень экономичными, а как следствие иметь очень высокую температуру рабочего тела, при такой температуре не то что плавится, а испаряется самый термостойкий материал. Но эта проблема решаема, так как газ имеющий высокую температуру превращается в плазму, а плазма проводит электричество, электропроводящий газ отклоняется магнитным полем, а значит, плазму в двигателях можно полностью изолировать от стенок с помощью электромагнитов. Такие установки генерирующие плазму известны в технике, они называются – плазматроны, только работают они не от лазерного света, а от электричества. От рассеянного теплового и лазерного излучения стенки двигателя можно защитить зеркальным покрытием, а электромагниты и сами стенки охлаждать топливом из баков. Концентрация лазерного излучения так же представляет собой проблему, поскольку по интенсивности оно многократно превосходит солнечное, следовательно зеркала отражающие лазерный свет должны быть устойчивыми к высоким температурам и охлаждаемыми. Зеркала концентрирующие свет непосредственно перед поступлением в двигатель можно сделать из титана или вольфрама, с регенеративным – то есть с помощью холодного топлива поступающего из баков, или радиационным – то есть с помощью излучения, охлаждением. Так как на эти зеркала лазерный свет попадает уже концентрированным и они не должны иметь большой размер. Но зеркала собирающие и концентрирующие лазерный луч непосредственно идущий от генератора обязательно должны иметь высокую площадь. Это необходимо для того чтобы компенсировать расхождение лазерного луча, которое неизбежно при космических расстояниях и желательно для устойчивости работы, так как чем больше площадь зеркала, тем меньше вероятность потерять луч при случайных отклонениях от курса, или колебаниях излучателя. Но большой размер не позволит зеркалам свободно проходить через атмосферу, поэтому их необходимо делать надувными или разворачиваемыми. Надувное зеркало из пластиковой пленки в данном случае не подходит, так как пластиковая пленка не достаточно термостойкая, ее можно сделать из термостойкой пластмассы - фторопласта. Но это не решение проблемы, так как фторопласт может выдержать температуру не больше чем в двести градусов, к тому же пластмасса имеет плохую теплопроводность, что препятствует ее охлаждению методом излучения. Надувное зеркало можно сделать и из тонкой металлической фольги, некоторые титановые сплавы настолько эластичны, что скомканная фольга из них мгновенно расправляется, если ее не сдерживать и при этом на поверхности фольги не остается никаких следов вмятин. Такую фольгу можно использовать для металлических надувных зеркал, но для того чтобы надувное зеркало держало форму оно должно быть шарообразным или эллипсоидным и один конец шара или эллипса должен быть прозрачным для света. Если для зеркала собирающего лазерный луч прозрачную часть сделать пластмассовой, то в месте стыка металла и пластмассы пластмасса будет нагреваться и терять свою прочность или вообще плавиться. Эту проблему можно решить используя вместо пластмассовой пленки сверхтонкую пленку из стекла, сверхтонкая стеклянная пленка имеет достаточную пластичность чтобы ее можно было смять и потом расправить. Но достаточно пластичной и прочной стеклянной пленки чтобы из нее можно было сделать надувное зеркало, на настоящее время не существует, пластичность пленки можно повысить, если делать ее многослойной, из ультратонких слоев имеющих толщину сравнимую с молекулой, но производство такой многослойной сверхтонкой стеклянной пленки в промышленности не освоено. Отсутствие прозрачной термостойкой пленки остается слабым местом термостойких надувных зеркал. Зеркало можно сделать и не надувным, а само расправляющимся за счет упругости фольги, но размеры такого зеркала ограниченны, если его сделать слишком большим то оно будет колебаться из за слабой силы упругости тонкой металлической пленки. Колебания зеркала будут искажать отраженный лазерный луч, а это нежелательно, так как может ухудшить работу двигателя и опасно, так как лазерный луч может попасть на незащищенную поверхность и сжечь двигатель. Слушком толстое само расправляющееся зеркало будет соответственно тяжелым, а при приемлемых значениях массы и прочности может оказаться слишком малым по площади. Для поддержания формы металлической пленки можно использовать центробежное ускорение, если раскрутить пленочное зеркало. Но центробежный метод расправления может сделать зеркало неустойчивым к резким изменениям положения аппарата, оно может немного сминаться при случайных колебаниях, или отклонениях от курса.
Конструктивно ракеты с лазерными двигателями могут выглядеть так, надувное зеркало расположено сверху, это позволяет собирать всю энергию лазерного луча без потерь и избегать риска случайно сжечь лучом сам аппарат. Кроме того, такая конструкция позволяет свести к минимуму вес поддерживающих конструкций и при этом использовать зеркало максимального диаметра без проблем со смещением центра тяжести. Если по каким то причинам положением аппарата будет сложно управлять, то за счет размещения легкого но достаточно массивного и протяженного зеркала в центре тяжести аппарат можно будет стабилизировать вращением. Сконцентрированный параболическим зеркалом лазерный луч попадает в двигательный отсек, где дополнительно концентрируется термостойкими металлическими зеркалами и приобретает небольшой угол схождения для того чтобы с большей эффективностью нагревать центральную часть газовой струи в двигателе. И для того чтобы прошедший через двигатель лазерный луч рассеивался в пространстве не вызывая риска случайно сжечь какой ни будь наземный или космический объект.
Схема лазерных ракет с расположением первого концентрирующего зеркала оптимальна для генератора луча расположенного на стационарной или высокой орбите. Она наиболее простая и позволяет стабилизировать аппарат вращением предельно упрощая при этом управление. При расположении генератора луча на геостационарной орбите ракета будет подниматься вертикально в верх по простейшей, прямой траектории, но ей придется придать некоторый угол наклона для придания орбитальной скорости, так как стационарная орбита это круговая орбита, а не неподвижная точка над землей. Стационарная орбита неподвижна относительно поверхности земли, а вообще чтобы на нее попасть требуется получать определенную скорость вращения по мере возвышения аппарата. При расположении генератора луча на круговой орбите, ракета будет догонять генератор по параболической траектории. Для запуска лазерных ракет на низкие орбиты можно использовать старт под большим углом к горизонту, тогда ракета будет догонять генератор по пологой траектории и за счет этого получит возможность выходить на низкие орбиты имея относительно невысокий угол наклона по отношению к лазерному лучу. Недостатком такой траектории можно считать то, что увеличивается расстояние до генератора луча, а это может увеличить его расхождение, но с другой стороны, чем выше орбита генератора, тем меньше сравнительное увеличение расстояния до него при пологой траектории запуска. Лазерные ракеты из за наличия такого хрупкого элемента конструкции как надувное или тонкое металлическое зеркало скорее всего сложно будет запускать непосредственно с земли. Хотя возможны варианты, например надувное зеркало заполненное водородом как воздушный шар поднимает ракету над самыми плотными слоями атмосферы, после чего ракета начинает подсвечиваться лазером и летит дальше уже как реактивная, используя в качестве дармового рабочего тела воздух или водород из надувного зеркала, пока не покинет атмосферу. Такой запуск в принципе возможен, при расположении генератора лазера на стационарной орбите, аэродинамически неустойчивую ракету при проходе атмосферы можно стабилизировать вращением. Но на практике это будет вряд ли осуществимо, так как турбуленция воздуха при движении в атмосфере будет сильно волновать зеркало, при этом искажая и рассеивая лазерный луч. С другой стороны дополнительно усиленные надувные зеркала лазерных челноков можно использовать в качестве парашютов для торможения в атмосфере, после того как их космическая скорость погашена в космосе лазерными двигателями. Но это увеличивает вероятность потери дорогих пленочных зеркал, так как после приземления их нужно будет сдувать, и они могут быть сильно повреждены при контакте с грунтом или водой. Поэтому наиболее вероятный способ запуска лазерных ракет из суборбитального полета, с высоты около сотни километров, куда их будут доставлять недорогие многоразовые суборбитальные челноки, и аналогично они будут принимать из космоса челноки с лазерными двигателями. Относительно того, что будет более целесообразно по стоимости, использовать одноразовые лазерные ракеты или многоразовые челноки сложно что либо предсказывать, скорее всего, будут использоваться и челноки, и одноразовые ракеты.
Лазерные ракеты имеют одно преимущество перед химическими, это возможность диссоциации молекул рабочего тела. То есть разложение химических составляющих газа на атомы или ионы это дает следующее преимущество. При использовании топлива богатого водородом, например керосина, воды, гидразина, или жидкого аммиака, молекулы топлива будут разлагаться за счет высокой температуры, освобождая при этом атомы водорода которых по количеству будет примерно в два раза больше остальных. Ракетное топливо имеет тем большую скорость истечения из двигателя, чем ниже средняя молекулярная масса компонентов газа, поэтому топливный газ состоящий на две трети из водорода будет иметь значительно большую скорость истечения, чем у большинства химических ракетных двигателей при не на много большей температуре. Этот нюанс может значительно упростить разработку первого поколения лазерных ракет, так как позволяет использовать двигатели имеющие сравнительно невысокую температуру рабочего тела, при сравнительно высоких характеристиках по эффективности. Диссоциация молекул топлива бывает и у химических ракетных двигателей имеющих высокую температуру рабочего тела, но для химических двигателей диссоциация считается отрицательным явлением, так как снижает температуру в камере сгорания. Из за того, что процесс диссоциации очень затратный с точки зрения энергии, а энергетика химического пламени ограниченна. В лазерных ракетах тепло поступающее от лазерного луча практически не ограниченно, поэтому диссоциация для лазерных двигателей является союзником, а не противником.
Идея создания генератора лазерного луча на орбите для запуска лазерных ракет не содержит в себе ничего принципиально неосуществимого на настоящее время. Запуск на орбиту крупногабаритных грузов не является неразрешимой проблемой, для этого есть достаточно мощные серийные носители. Лазеры с солнечной накачкой имеющих достаточно высокие характеристики практически не используются, но только из за того, что нет достаточно мощных концентраторов солнечного света, позволяющих в полной мере использовать их потенциал, а в космосе это не проблема. Технологически создание мощных лазеров на сегодняшний день не является проблемой, а для создания сверхмощного генератора лазерного излучения на орбите не нужно использовать принципиально новых подходов, достаточно поставить большое количество лазерных стержней стандартного размера. То есть это проблема не качественная, а количественная. Двигатели для лазерных ракет активно разрабатываются, и на этом пути нет больших препятствий, так как с плазмой работать в науке давно научились.
Остается только проявить должную инициативу в нужном направлении, и может быть люди начнут возноситься к небесам по лучу света как герои древних мифов.

Агапов Н. В.

[Кулибин]

Я тут еще обещал написать про лунную программу, но это тема емкая придется отдельную статью писать.

[ruata matsu]

[Boo]

Места реально мало. Даже сейчас квота - градус на рыло, т.е 360 спутников на стационаре. Помехи, знаете ли... при приёме...
Я за геосинхрон с высоким апогеем как был, так и остаюсь!
Расстояние до Луны - 10%, тоже мне выгода...

Зато на синхрон с низким перигеем/высоким апогеем - насколько дешевле выйти!
См. ИСЗ "Молния".

[Татарин]

[Kuasar]

А еще, в районе геостационара самоя большая концентрация космического мусора. МКС и то регулярно приходиться уводить от возможных столкновений, а геостационарный спутник маневрировать особо не сможет. Тем более, если это будет такой колосс.

Плюс, я все-таки для начала рекомендовал бы посчитть парусность конструкции по солнечному ветру. Тяга будет, и она будет менять орбиту, а это дополнительные маневры на компенсацию.

[Кулибин]

Квотирование мест на геостационаре необходимо для спутников связи, так как они создают помехи друг другу, но сдесь два нюанса, во первых по ходу совершенствования техники будут появлятся антенны дающие более узкий луч, более помехозащищенные линии связи, более узкодиапазонные частоты связи, более многоканальные линии связи, и тому подобные усовершенствования которые будут расширять квоты геостационрара. Во вторых орбитальный генератор лазера это не спутник связи, и в радиочастотном диапазоне он особых помех не наделает, так как из связи там только телеметрия, а ее можно и в узкочастотный диапазон загнать. Правда лазер может создавать помех лазерной связи, но это опять же зависит от диапазона.
А кроме того космический генератор лазера еще можно использовать и как мусоросжигатель для космического мусора.

[Boo]

Кулибин
Нет обоснования, чем стационар лучше более дешёвого синхрона.
Какой набок лазер? Речь о зеркале!