Атмосферная праща, тросовая система для заправки самолетов и запуска ракет в верхних слоях атмосферы
Концепция атмосферных тросовых систем, земных и воздушных аналогов космической пращи. Новая транспортная инфраструктура для земли и промежуточный этап перехода от земных транспортных систем к космическим. Недорогая на первых этапах реализации, и доступная для частников. Хороший вариант для частных проектов, дающий легкий старт и со временем позволяющий перейти от земных инфраструктурных строек к космическим.
Тросовая праща, перспективный компонент космической транспортной инфраструктуры.
Тросовые пращи, длинные вращающиеся тросы с зацепляющимися на их концы грузами, это перспективная система космического транспорта. Орбитальная праща может зацепить полезный груз, модульный контейнер с различными грузами, или небольшой спутник, и перебросить его на другую орбиту с ускорением 1,5, 2 километра в секунду, или больше. Не расходуя при этом ракетное топливо.
В перспективе, когда начнут развиваться новые этапы практического освоения космоса, связанные с его индустриализацией. В космосе начнут развиваться новые транспортные системы, способные заменить дорогие и крайне прожорливые химические ракеты. На традиционных ракетах, можно отправлять в космос научные зонды, ящики с приборами, но не более того, вести развитие индустрии за пределами земли не реально. Орбитальная праща, одна из разновидности перспективных, безракетных, космических транспортных систем.
Сейчас проекты новых систем космического транспорта находятся на стадии концепций. Государства идею практической индустриализации космоса не поддерживают, им интересны только исследования ради поддержки статуса власти. Современные космические частники слишком слабы и плохо организованы. Я один из альтернативщиков, сторонник развития космической экспансии. Недавно запустил проект организационного центра развития космической индустрии «Координационный центр развития космической индустрии Агапова», смысл работы которого продвижение, организация и содействие развитию частной космонавтики, направленной на практическую индустриализацию космоса. Чтобы преобразовать бедные и разрозненные космические стартапы в мощную мировую индустрию способную колонизировать космос. Центр будет работать в основном на информационном поле, за счет разработки и популяризации стратегического плана, концепции развития космической индустрии, и передачи ее частным космическим игрокам и обществу через публикации. С расчетом на то, что частные космические игроки будут следовать планам, позволяющим им эффективно развивать свои проекты и свой бизнес.
Одно из главных препятствий стоящих перед освоением космоса, это дороговизна и сложность космической деятельности, создающие разрыв между земной промышленностью и индустриализацией космоса. Преодолеть этот разрыв, можно за счет перехода на новые технологии, за счет более сложных, многосторонних, подходов в организации и за счет развития промежуточных этапов, проектов перехода от земной индустрии к космической. Одно из таких направлений промежуточных проектов, между землей и космосом, это атмосферные тросовые системы.
Атмосферные тросовые системы, вращающиеся роторы с длинными тросами, служащими для заправки самолетов в воздухе и запуска ракет или ракетопланов в верхних слоях атмосферы.
Роторные тросовые системы, предназначенные для работы в атмосфере, представляют собой роторы с длинными тросами, от нескольких сотен метров, до нескольких километров, размещенные на дирижаблях, вышках или естественных возвышенностях.
Атмосферные, тросовые роторы могут служить для заправки в воздухе самолетов. Или для запуска различных гиперзвуковых аппаратов, легких ракет, многоразовых ракетопланов, или гиперзвуковых самолетов в верхних слоях атмосферы.
Роторы заправщики, позволяют заправлять самолеты в полете без посадки. Они могут увеличивать дальность полета самолетов без промежуточных посадок или дорогих воздушных заправщиков. Роторы особенно хорошо подходят для заправки легких самолетов, как с традиционными двигателями, так и с электродвигателями на аккумуляторах. Компенсируя один из основных недостатков малой авиации и электро самолетов, малую дальность полета. И служа частью транспортной инфраструктуры расширяющей возможности индивидуального летающего транспорта.
По конструкции роторы заправщики представляют собой катушки с длинными шлангами из высокопрочных материалов, размещенные на вращающемся роторе. На концах тросов, должны размещаться беспилотные легкие самолеты. Роторы могут быть расположены или на дирижаблях, или на специальных вышках, на высотных домах, или на естественных возвышенностях, таких как горы или крутые холмы.
Во время работы роторов, беспилотные самолеты, закрепленные на концах тросов, должны описывать круги радиусом несколько сотен метров. Самолеты для дозаправки должны летать по кругу и присоединяться к заправочным терминалам на концах тросов.
Тросовые заправщики, могут заправлять самолеты органическим топливом или заряжать аккумуляторы электрических самолетов, или быть универсальными топливно электрическими.
Роторные заправщики с наиболее удобны для легких самолетов, и они хорошо компенсируют их недостаток, низкую дальность. Особенно это актуально для электрических самолетов, так как их дальность не высокая и это сильно ограничивает их применение.
При переходе человечества в космическую эру будет активно развиваться индивидуальный летающий транспорт. Так как он дает людям высокую свободу передвижения. Позволяет летать куда угодно, с высокой скоростью. Так же будет развиваться электрический транспорт, из-за того что он дешевый, экологичный, и в перспективе дает возможность перевести транспортную инфраструктуру земли на космическую солнечную энергетику. И в том числе электрический летающий транспорт. Электрические летающие машины могут быть или с вертикальным взлетом и посадкой, более удобные в эксплуатации. Или иметь схему классических самолетов с электромоторами. Электрические самолеты не так удобны как пассажирские дроны, но они превосходят их по скорости и дальности, примерно в два раза. А необходимость во взлетно посадочных полосах не такой большой недостаток, так как легкие самолеты могут садиться на любые дороги, ездить по дорогам и парковаться со сложенными крыльями, как автомобили.
Дальность легких самолетов с тепловыми двигателями, обычно составляет от 700 до 1500 километров, достаточно много, но не позволяет свободно летать в пределах континентов и между континентами. Дальность электрических самолетов, обычно 300, 400 километров, для самолета этого мало.
Электрические самолеты в качестве индивидуального транспорта хороши всем, дешевы, цена вылета сравнима с ценой поездки на автомобиле, надежные, не требуют сложного обслуживания. Но малая дальность служит для них серьезным ограничивающим фактором.
Роторные установки заправки и зарядки, расположенные на оживленных трассах полетов, на расстоянии несколько сотен километров друг от друга, могут превратить легкие самолеты из локального средства передвижения в глобальное. Они не дороги, по сравнению с дорогами или аэродромами. Разместить их можно почти везде, мешает только шум. Роторные заправщики, размещенные на дирижаблях мобильные, и их можно поставить на любой местности, в том числе в океане.
Если роторные заправщики получат широкое распространение, они покроют сетью всю планету, и можно будет на легком самолете долететь от южной Африки до северной Европы, или от Канады до Чили. Каскады роторных заправщиков в океанах, на дирижаблях или баржах, позволят свободно летать и между континентами.
Преимущества роторных заправщиков, в том, что для дозаправки на них не нужно прерывать полет. Или использовать дорогие самолеты заправщики.
Недостатки, в том, что от них много шума, хотя от легких самолетов шум не такой сильный как от крупных лайнеров. Роторные заправщики можно размещать на периферии городов. Заправка на роторах требует времени, и при большом потоке самолетов может возникнуть очередь и необходимость в посадке на землю. Заправка горючим на роторах должна быть достаточно быстрой, около нескольких минут. Зарядка аккумуляторов, требует больше времени. Современные электромобили заряжаются от нескольких часов, до сорока минут, на быстрой заправке. Возможно, в недалеком будущем, совершенствование технологии быстрой зарядки, позволит сократить время зарядки самолетов до удобного времени, около 15, 20 минут.
Роторные, тросовые, заправщики, так же могут использоваться для дозаправки в воздухе крупных лайнеров. Но для этой цели они не удобны. Придется делать тросы длинной несколько километров. И полет по кругу довольно сложная задача для крупного лайнера.
Роторы с длинными тросами, так же могут использоваться для запуска ракет, шаттлов – ракетопланов, или гиперзвуковых самолетов.
В этом случае, топливо, поступающее по шлангам, внутри тросов, должно сразу сгорать в ракетных или воздушно реактивных двигателях. И самолеты, или ракеты, прикрепленные к концам тросов, должны не заправляться, а разгоняться до высокой скорости, за счет подачи топлива из ротора.
Преимущество такого разгона при помощи ротора, в том, что аппараты разогнанные ротором стартуют с высокой скоростью, с полными топливными баками. Ротор, может разогнать аппараты до скорости 1,5, 2 километра в секунду, в 5, 7 раз быстрее звука.
Для легких ракет, старт при помощи ротора, может заменить первую ступень, а на первую ступень приходится основная масса ракет, около 70%. Запуск при помощи разгонного ротора, может происходить с дирижабля, на большой высоте, где воздух разрешен в десять раз или больше. Теоретически до стократной разреженности, как на Марсе. Аппараты, стартующие с разгонного ротора будут отлетать с него не только с высокой скоростью и с полными баками, но и в разреженном воздухе. Такие условия старта выгодны для легких ракет, так как в три раза повышают их эффективность. И для гиперзвуковых беспилотных самолетов.
Если с разгонного ротора запускать легкие ракеты, или многоразовые шаттлы – ракетопланы, он будет работать как часть космической транспортной инфраструктуры. Запуск ракет с ротора, примерно в два, три раза снижает их цену.
Для большего экономического эффекта, можно использовать многоразовые первые ступени ракет. Или многоразовые крылатые ракетопланы, с маршевыми воздушно реактивными двигателями, позволяющими получать дополнительное ускорение с малым расходом топлива во время пролета атмосферы. Ракетопланы, после того, как разгонят вторую ступень и вернутся в атмосферу, будут садиться на специальные аэродромы для быстрого обслуживания и повторного запуска.
С разгонного ротора нельзя запускать тяжелые ракеты, только легкие, с полезной нагрузкой от нескольких десятков, до нескольких сотен килограмм. Но такими ракетами, можно доставлять в космос стандартизированные, легкие, модульные блоки, для монтажа из них спутников в космосе методом стыковки, аналогично тому, как собрана МКС из отдельных модулей. Выведение полезной нагрузки, в форме легких модульных блоков, выгодно тем, что позволяет сильно сократить стоимость транспортной инфраструктуры. Научно промышленная база для производства легких ракет стоит не дорого, в десятки раз меньше чем для стандартных ракет среднего и тяжелого класса. Она доступна для частников, и во много раз быстрее себя окупает, имеет преимущества по скорости роста и экономической эффективности.
К преимуществам выведения полезной нагрузки в форме легких, модульных блоков, так же можно отнести снижение стоимости перспективной, безракетной, транспортной инфраструктуры. Например, ракеты, запускаемые разгонным ротором, могут выводить полезную нагрузку в суборбитальный полет, достигая скорости немного меньше орбитальной, где их будут подхватывать орбитальные пращи. Смотрите предыдущую публикацию. В этом случае, атмосферный, разгонный ротор, будет работать в комплексе с орбитальной пращей, являясь компонентом космической транспортной инфраструктуры нового поколения.
Или разгонный ротор будет выводить полезную нагрузку на крутую баллистическую траекторию, траекторию дальнобойного снаряда, без ракет, за счет собственной скорости. Где ее будут подхватывать другие, более эффективные безракетные транспортные системы, такие как орбитальные электромагнитные катапульты. В этом случае, система будет работать вообще без ракет, топливо понадобится только для коррекции траектории, а вес полезной нагрузки будет почти стопроцентным. С некоторой оговоркой, когда сделают орбитальную электромагнитную катапульту, скорее всего, сделают и наземную электромагнитную пушку, чтобы запускать грузы в космос полностью на электричестве.
Разгонный ротор, может использоваться для запуска легких, беспилотных самолетов, рассчитанных на полет с гиперзвуковой скоростью.
Есть тип реактивного двигателя, работающего без компрессора, за счет сжатия воздуха при помощи скоростного напора, «Прямоточный воздушно реактивный двигатель». Этот двигатель дешев, и хорошо работает на гипер звуковых скоростях. Но он не может работать на низкой скорости, а сделать гибридный, двух режимный двигатель, сложно. И на этапе набора скорости на низкой высоте он будет расходовать много топлива. Если запускать гиперзвуковые самолеты на большой высоте, с большой стартовой скоростью и полными баками топлива, они будут иметь простую конструкцию не высокую цену и высокую эффективность.
Гиперзвуковые беспилотники могут быть востребованы военными, или использоваться для срочной доставки некоторых грузов.
Атмосферные роторные пращи, промежуточный этап перехода от наземной транспортной инфраструктуры к космической.
Атмосферные роторные пращи, это потенциальный компонент транспортной инфраструктуры для земли, приближающий переход человечества на космический уровень развития. Или транспортная система промежуточная между землей и космосом, снижающая затраты на выведение.
Атмосферные тросовые роторы, это земной аналог орбитальной пращи, с похожими технологиями и похожими функциями. И потенциальный земной предшественник космической пращи.
Я сторонник того, чтобы развивать космические технологии сначала на земле, потом переносить их в космос. Такой подход позволяет сильно снизить стартовые затраты, быстрее совершенствовать технологии, и создать экономическую базу на земле, прежде чем приступать к дорогим космическим проектам. Что дает возможности легко и с выгодой на всех этапах преодолевать барьер, отделяющий земную индустрию от космической.
В случае с орбитальной пращей, работы по этому направлению космической транспортной инфраструктуры намного проще и выгоднее начинать с земного аналога, атмосферной пращи. Роторный заправщик, это доступный проект для стартапов. На этом направлении можно накопить денег и научно промышленный потенциал, чтобы позже заняться проектами стратосферных роторных разгонщиков и орбитальной пращи. Это простой способ начать с массовых бизнес проектов, чтобы позже перейти к проектам космических транспортных систем. Доступный и удобный для предпринимателей.
Я публикую эту концепцию атмосферных, роторных, тросовых систем, чтобы заявить о ней и привлечь к ней внимание потенциальных участников своих проектов.
Я готов передать ее партнерам из сферы массового бизнеса, в рамках проекта земной индустрии космической эры. Или передать космическим частникам, в рамках проекта координационного центра индустриализации космоса. И участвовать в опытной разработке и практическом внедрении этих проектов на взаимовыгодных условиях.
Николай Агапов.
